进行平行的两轴的轴控制的数值控制装置的制作方法

本发明涉及一种数值控制装置，尤其是涉及将平行的两轴作为一个假想轴进行轴控制的数值控制装置。

背景技术：

图7示出了龙门式加工中心的构成图。

大型龙门式加工中心如图7所示是在W轴(Wm轴、Ws轴)之上设置有与W轴平行的Z轴的机械结构。利用安装于该Z轴的钻头、立铣刀等工具进行工件的切削加工。通过使用该W轴和Z轴，能够获取较大的行程。将该W轴、Z轴这两轴视为一个轴的假想轴(V轴)来进行控制是横导轨轴控制(Cross rail)。

横导轨轴控制功能是将在某轴(在图7的例子中为W轴：主轴)之上设置与该轴平行的其他轴(在图7的例子中为Z轴：从动轴)的机械结构中的上述两轴视为一个假想轴(在图7的例子中为V轴)来进行控制的功能。在横导轨轴控制模式中，利用一轴(V轴)的指令同时控制两轴(W轴、Z轴)的移动量/速度，将工具前端的移动控制成为按照程序指令移动。在横导轨轴控制中，能够对V轴下指令的行程成为两轴的行程(W轴的行程和Z轴的行程)之和。另外，具有平行的两轴的镗床也同样地能够使用横导轨轴控制。

关于横导轨轴控制功能的NC程序的记载例和其动作，参照图8进行说明。

在使用横导轨轴控制功能的情况下，想要在NC程序内进行横导轨轴控制时，利用指令“G51.7”来开启横导轨轴控制模式，发出利用横导轨轴控制进行的轴移动的指令，然后，在横导轨轴控制结束时，利用指令“G50.7”来关闭横导轨轴控制模式。

在图8中，在程序块N2，利用指令“G51.7”来开启横导轨轴控制模式。其中，位于指令“G51.7”之后的指令Q表示向W轴的分配比例，在图8的例子(“Q30”)中向W轴分配30％(向Z轴分配70％)。

如程序块N3及N4那样，在横导轨轴控制模式开启的状态下向V轴发出移动指令时，指令V轴执行的移动量及进给速度按照利用Q指令设定的分配率分配给W轴及Z轴。例如，在程序块N3中，向V轴发出了移动量100.0mm、进给速度1000.0mm/min的切削进给指令(G01)，因此按照分配率，W轴以进给速度300mm/min移动30.0mm，Z轴以进给速度700mm/min移动70.0mm。

另一方面，在程序块N6及N7中，横导轨轴控制模式关闭，因此成为常规运转，需要向W轴、Z轴单独地发出移动指令。横导轨轴控制模式关闭时向V轴发出移动指令的情况下，会发出警报。

日本特开2003－022106号公报公开了像这样的具有平行的两轴的机械控制的技术的一例。该技术想要解决的技术问题如下。

为了利用多个平行的控制轴使工件与工具之间的相对移动量较大，需要在对加工中心进行控制的数值控制装置的NC程序中规定上述多个平行的控制轴间的关系。这是由于为了将多个(第1、第2)平行的控制轴各自所具有的行程最大限度地活用，就需要在第1控制轴动作的期间内使与第1控制轴平行的第2控制轴的位置预先移动到适当的位置，以避免该第1控制轴到达行程极限。在第1控制轴动作的期间，该第1控制轴到达行程极限时加工会被中断。但是，作成上述这样的NC程序是比较难且非常耗费工时的作业。像这样，以往即使在加工中心具有多个平行的控制轴的情况下，也由于NC程序的作成难、耗费工时，而没能将多个平行的控制轴充分活用。

因此，上述日本特开2003－022106号公报所公开的技术是鉴于上述问题而做成的，其目的在于提供一种在具有多个平行的轴的机床中，不作成复杂的NC程序就能够使多个轴协调动作、有效活用各轴所具有的各行程的数值控制装置及具有这样的数值控制装置的机床。

于是，采用上述日本特开2003－022106号公报公开的技术，在具有多个平行的轴的机床中，不使用使各控制轴分别移动的加工程序的指令，而是仅向一个轴方向发出指令就能够有效活用各轴所具有的行程，最大限度利用机床的能够加工的范围，能够使机床所具有的能力最大限度地发挥出来。像这样，该技术是在龙门式机械、镗床中以使平行的两轴的行程为最大的方式进行轴控制的技术。

使用图9的流程图说明上述日本特开2003－022106号公报公开的技术的基于加工程序的指令使多个轴协调的控制动作的流程。在该流程图中，示出了利用一个指令使向同一方向移动的Z轴及W轴协调移动的情况的控制。

[步骤SZ01]判断是否到达所指令的移动终点。在到达移动终点的情况下结束本处理，在没有到达移动终点的情况下进入步骤SZ02。

[步骤SZ02]决定Z轴的移动量，基于所决定的该移动量向Z轴进行位置指定输出。

[步骤SZ03]判断Z轴是否到达行程极限。在Z轴到达行程极限的情况下进入步骤SZ04，在没有到达行程极限的情况下返回步骤SZ01。

[步骤SZ04]决定W轴的移动量，基于该决定的移动量向W轴进行位置指定输出。

[步骤SZ05]判断是否到达所指令的移动终点。在到达移动终点的情况下结束本处理，在没有到达移动终点的情况下返回步骤SZ04。

但是，在图7所示那样的龙门式机械的情况下，以切削进给进行加工而非快速进给时，从加工时间、加工精度方面出发，不使与Z轴相比较精度低且低速的W轴移动而是使Z轴移动，能够获得良好的加工结果。但是，像这样与加工的局面相应地考虑要控制的轴并作成NC程序，对操作者而言存在非常耗费工时这样的问题。该问题在上述日本特开2003－022106号公报公开的现有技术中无法解决。

技术实现要素：

因此，本发明的目的在于提供一种数值控制装置，具有在横导轨轴控制中与加工状况相应地考虑加工精度、加工速度地自动选择作为控制对象的轴的功能。

本发明的数值控制装置，其基于程序来控制机械由此对工件进行加工，其中，该数值控制装置具有：第一轴，其直接移动工具；以及第二轴，其使所述第一轴向所述第一轴要移动的方向移动由此间接地移动工具，在所述程序中，能够将所述第一轴和所述第二轴的移动作为一个假想轴进行指令，所述数值控制装置还包括：程序读出部，其将所述程序的程序块依次读出；以及协调运转解析部，在所述程序读出部读出的程序块是用于使所述工具向切削进给的开始点移动的针对所述假想轴的快速进给指令的程序块的情况下，所述协调运转解析部将由该快速进给指令所指令的移动量分配给所述第一轴及所述第二轴，所述协调运转解析部构成为以如下方式将由所述快速进给指令所指令的移动量分配给所述第一轴及所述第二轴：仅利用所述第一轴的移动来执行所述假想轴的移动，其中，该假想轴的移动由所述程序内的继所述快速进给指令的程序块之后的连续的切削进给指令的程序块来进行指令。

所述协调运转解析部构成为：在仅利用所述第一轴的移动而无法执行所述假想轴的移动的情况下，其中，该假想轴的移动由所述程序内的继所述快速进给指令的程序块之后的连续的切削进给指令的程序块来进行指令，首先，以所述连续的切削进给指令下的所述第二轴的移动为最小的方式，对基于所述连续的切削进给指令的所述第一轴及所述第二轴的移动进行调整，然后，将由所述快速进给指令所指令的移动量分配给所述第一轴及所述第二轴，使得能够实现该调整后的基于所述连续的切削进给指令的所述第一轴及所述第二轴的移动。

所述协调运转解析部构成为：以由所述快速进给指令进行的所述第一轴及所述第二轴的移动时间为最少的方式，将由所述快速进给指令所指令的移动量分配给所述第一轴及所述第二轴。

采用本发明，在NC程序的作成时即使不考虑两个或者两个以上的平行的控制轴(W轴与Z轴)的移动指令，对切削加工的程序块也能够只发出一个假想轴(V轴)的指令，不使W轴移动而是使Z轴移动，因此能够实现精度高且高速的加工。另外，在仅Z轴移动行程不够而有必要使W轴移动的情况下，以W轴的移动为最小的方式使W轴与Z轴协调运转，从而能够将速度的降低抑制为最小程度。

附图说明

从参照附图进行的以下实施例的说明能够了解本发明的上述说明及其他目的、特征。这些附图中：

图1是表示本发明的技术概念的图。

图2是现有技术的数值控制装置的一例的功能程序块图。

图3是本发明的一实施方式的数值控制装置的功能程序块图。

图4是表示图3的数值控制装置的横导轨轴控制模式下的针对向V轴发出的进给指令的协调动作控制处理的流程的流程图。

图5是图3的数值控制装置的协调动作控制的动作例。

图6是图5所示的协调动作控制的程序例。

图7是龙门式加工中心的构成图。

图8是现有技术的横导轨轴控制的程序例。

图9是表示基于加工程序的指令使多个轴协调的、现有技术文献公开的控制动作的流程的流程图。

具体实施方式

以下，对本发明的实施方式和附图进行说明。其中，对与现有技术相同或类似的构成使用相同的附图标记进行说明。

在本发明中，切削进给指令(G01、G02、G03)在一个程序块中发出或者利用两个或两个以上的程序块连续地发出的情况下，对这些切削进给的程序块进行先读取，在这些切削进给的程序块中，以能够不使W轴移动而是仅Z轴移动的方式或者W轴的移动为最小的方式，使W轴与Z轴协调运转，以谋求解决上述的现有技术的问题。

图1是表示本发明的技术概念的图。

在图1中，粗实线箭头表示Z轴的行程，空心箭头表示W轴的行程。通常，在图7所示的龙门式加工中心等中，如上述那样W轴相比Z轴精度低，移动也慢。但是，在W轴与Z轴作为V轴协调动作的情况下，在切削进给的开始点具有工具时，如图1的(1)所示，当Z轴到达行程极限时，不得不一边使精度低的W轴低速移动一边进行切削进给。

因此，在本发明中，在使工具向切削进给的开始点移动的快速进给中，一边以尽可能在Z轴的移动来进行基于切削进给的程序块的工具移动的方式调整W轴与Z轴的快速进给量，一边使工具向切削进给的开始点移动，成为图1的(2)所示那样的状态，在此基础上，在切削进给的程序块中，以能够不使W轴移动而是仅Z轴移动的方式或者W轴的移动为最小的方式，使W轴与Z轴协调运转。

图2是现有技术的数值控制装置的功能程序块图。

现有技术的数值控制装置1包括程序读出部10、程序解析部11、分配处理部12以及马达控制部13。另外，在图2中为了简化说明，使马达控制部13和马达2各有一个，但是实际上与成为控制对象的轴的个数相应地设置马达控制部13及马达2。

程序读出部10从存储器(未图示)读出NC程序20并输出给程序解析部11。程序解析部11将从程序读出部10获取的NC程序20的程序块解析并作成移动指令的数据，将作成的数据输出给分配处理部12。

在分配处理部12，基于从程序解析部11获取的移动指令的数据求出每个分配周期的向各轴驱动部(各轴的马达2)所指令的分配移动量，将其求出的分配移动量输出给各轴的马达控制部13。然后，马达控制部13基于从分配处理部1获取的分配移动量对马达2进行驱动控制。

图3是本发明的一实施方式的数值控制装置的功能程序块图。

本实施方式的数值控制装置1包括程序读出部10、程序解析部11、分配处理部12、马达控制部13以及协调运转解析部14。另外，在图3中为了简化说明，使马达控制部13和马达2各有一个，但是实际上与成为控制对象的轴的个数相应地设置马达控制部13及马达2。

如上述那样，在现有技术的机械的运转中，利用程序读出部10读出NC程序20，利用程序解析部11解析该被读出的NC程序20的程序块，将该解析的结果直接通知分配处理部12。

而在本实施方式的数值控制装置1中，在切削进给指令(G01、G02、G03)的开始点，利用协调运转解析部14实施以下的控制。

本实施方式的程序读出部10在NC程序20中读出切削进给的开始点的情况下，更具体而言，在快速进给的程序块之后以一个程序块指令切削进给或者在快速进给的程序块之后以两个以上的程序块连续地指令切削进给的情况下，对这些切削进给的程序块进行先读取，将快速进给程序块和被先读出的切削进给程序块输出给协调运转解析部14，而非程序解析部11。

在协调运转解析部14解析为：在从程序读出部10获取的切削进给的程序块中，在正方向的Z坐标值(或者V坐标值)成为最大的程序块与负方向的Z坐标值(或者V坐标值)成为最小的程序块的坐标值之间，以能够不使W轴移动而是仅Z轴移动的方式，朝向切削进给的开始点，基于预先指定的W轴与Z轴的快速进给速度以移动时间最短的方式利用快速进给指令(G00)使W轴与Z轴移动。

此时，在一个程序块中指令切削进给，仅Z轴移动行程不够而需要使W轴移动的情况下，解析为以W轴的移动为最小的方式使W轴与Z轴协调运转。

另外，利用两个以上的程序块连续地指令切削进给，仅Z轴移动行程不够而需要使W轴移动的情况下，解析为：连续地发出指令的程序块中尽可能多的程序块以能够不使W轴移动而是仅Z轴移动的方式，朝向切削进给的开始点，基于预先指定的W轴与Z轴的快速进给速度以移动时间为最短的方式利用快速进给指令(G00)使W轴与Z轴移动。关于需要W轴移动的程序块，解析为以W轴的移动为最小的方式使W轴与Z轴协调运转。关于该程序块，为了使W轴与Z轴协调运转，需要从该程序块的前一程序块起使W轴与Z轴协调运转的情况下，解析为使W轴与Z轴协调运转。

另外，仅Z轴移动行程不够而需要使W轴移动的情况下，也可以是所有的切削进给的程序块都能够选择以W轴的移动为最小的方式使W轴与Z轴协调运转。

图4是表示具有图3所示的功能程序块的数值控制装置1的横导轨轴控制模式下的针对向V轴发出的进给指令的协调动作控制处理的流程的流程图。另外，为了简化说明，该流程图示出的是NC程序20仅包含进给指令(快速进给指令、切削进给指令)的情况下的处理的流程。

[步骤SA01]程序读出部10从存储器读出NC程序20的程序块。

[步骤SA02]程序读出部10判断在步骤SA01中读出的程序块是否是向切削进给的开始点移动的快速进给指令的程序块。

对于是否是向切削进给开始点移动的快速进给指令，首先判断读出的程序块是否是快速进给程序块，然后，在是快速进给程序块的情况下，在该快速进给程序块之后的进给指令的程序块为一个以上的切削进给程序块时，判断为该快速进给程序块是向切削进给的开始点移动的指令。

然后，在步骤SA01中读出的程序块是向切削进给的开始点移动的快速进给指令的程序块的情况下，进入步骤SA07，在是向切削进给的开始点移动的快速进给指令的程序块以外的程序块的情况下，进入步骤SA03。

[步骤SA03]程序解析部11将在步骤SA01中读出的程序块的向V轴发出的移动指令按照利用Q指令等指定的分配比例解析为W轴与Z轴的移动指令。

[步骤SA04]分配处理部12基于从程序解析部11或者协调运转解析部14获取的移动指令的数据来求出每个分配周期的向各轴驱动部所指令的分配移动量。

[步骤SA05]分配处理部12将在步骤SA04求得的各轴的分配移动量输出给各轴的马达控制部13。

[步骤SA06]判断NC程序的程序块是否结束。在结束的情况下，结束本处理，在未结束的情况下，返回步骤SA01。

[步骤SA07]程序读出部10从NC程序20先读取继在步骤SA02读出的快速进给程序块之后的程序块。

[步骤SA08]程序读出部10判断在步骤SA07先读取的程序块的下一程序块是否是指令快速进给。是指令快速进给的情况下进入步骤SA09，不是指令快速进给(是切削进给的程序块)的情况下返回步骤SA07。

[步骤SA09]协调运转解析部14存储在步骤SA07先读取的切削进给的所有程序块的V轴的指令中的正方向上的最大的V坐标值和负方向上的最小的V坐标值(移动范围)。

[步骤SA10]协调运转解析部14判断正方向上最大的V坐标值和负方向上最小的V坐标值能否仅由Z轴移动实现。能够仅由Z轴移动的情况下进入步骤SA11，否则进入步骤SA13。

[步骤SA11]协调运转解析部14将先读取出的切削进给的所有程序块解析为：以能够不使W轴移动而是仅Z轴移动的方式，朝向切削进给的开始点，基于预先指定的W轴与Z轴的快速进给速度以移动时间为最短的方式利用快速进给(在步骤SA01读取的快速进给指令G00)使W轴与Z轴移动。

[步骤SA12]协调运转解析部14将先读取出的切削进给的程序块解析为不使W轴移动而是仅Z轴移动。然后，返回步骤SA04。

[步骤SA13]协调运转解析部14将先读取出的切削进给的所有程序块中的连续地发出指令的程序块中尽可能多的程序块解析为：以能够不使W轴移动而是仅Z轴移动的方式，朝向切削进给的开始点，基于预先指定的W轴与Z轴的快速进给速度以移动时间为最短的方式利用快速进给(在步骤SA01读取的快速进给指令G00)使W轴与Z轴移动。

[步骤SA14]协调运转解析部14将先读取出的切削进给的程序块中的除了仅Z轴移动行程不够而需要使W轴移动的情况的程序块之外的程序块解析为不使W轴移动而是仅Z轴移动。对于仅Z轴移动行程不够而使W轴移动的程序块，解析为以W轴的移动为最小的方式使W轴与Z轴协调运转。然后，返回步骤SA04。

图5示出了在本实施方式的数值控制装置1中在横导轨轴控制模式下向V轴发出的快速进给指令的程序块之后，切削进给指令的程序块为两程序块连续的情况下的动作例，并且，图6示出了进行图5的动作的NC程序的例子。其中，在图5中，粗实线箭头表示Z轴的行程，空心箭头表示W轴的行程，并且，表示图5中的进给动作的箭头上标注的附图标记N3～N5表示图6的NC程序的对应的进给指令的程序块编号。此外，Z轴的行程极限为1000mm。

在图6的NC程序O0002中，最初，在程序块N1中控制Z轴到达正方向的转动极限。在这样的状况下，在程序块N2中开启横导轨轴控制模式，之后，读出作为快速进给指令的程序块的程序块N3。这里，本实施方式的数值控制装置1参照继程序块N3之后的程序块N4，因为该程序块N4是指令切削进给的程序块，所以判断为程序块N3是向切削进给的开始点移动的快速进给指令(进入图4的步骤SA07)。

之后，对程序块N4、N5的切削进给指令的程序块进行先读取，确定这些切削进给的程序块设定的V轴的移动范围(图4的步骤SA09)。在图6的程序块N4，以利用增量指令(G91)使V轴向正方向移动150.0mm(V150.0)的方式，在程序块N5，以利用增量指令(G91)使V轴向负方向移动300.0mm(V－300.0)的方式发出指令，因此V轴在自切削进给的开始点起±150的范围内以最大幅度为300mm的方式移动。该移动范围能够在Z轴的转动极限即1000mm内移动，因此协调运转解析部14考虑以程序块N4、N5的切削进给能够仅Z轴移动的方式调整Z轴的处于切削进给的开始点的位置地将程序块N3中的快速进给的移动量分配给W轴及Z轴。

作为向W轴及Z轴分配的方法的例子，例如，在一连串的切削进给的程序块中基于从切削进给的开始点来看向V轴的正方向的移动量和向负方向的移动量确定Z轴能够取得的坐标值的范围，以在该确定出的范围内W轴与Z轴的合成移动量成为由快速进给指令所指令的移动量，并且W轴与Z轴的快速进给所花费的移动时间为最短的方式，向W轴与Z轴分配移动量。在本例中，一连串的切削进给的程序块的移动指令仅由Z轴执行的情况下，若在切削进给的开始点Z轴的坐标值处于150.0mm～850.0mm的范围，则能够仅由Z轴完成V轴的切削进给的移动量。在程序块N3，以使V轴向正方向移动100.0mm的方式发出指令，因此若使Z轴向负方向移动150.0～850.0mm，则使W轴向正方向移动250.0mm～950mm即可，在该移动范围的组合中，移动时间为最短的是使Z轴向负方向移动150.0mm、使W轴向正方向移动250.0mm的情况。

另外，在切削进给以两个以上的程序块连续地发出指令、仅Z轴移动行程不够而需要使W轴移动的情况下，以连续地发出指令的程序块中尽可能多的程序块能够不使W轴移动而是仅Z轴移动的方式，朝向切削进给的开始点，基于预先设定好的W轴与Z轴的快速进给速度以移动时间为最短的方式利用快速进给指令(G00)使W轴与Z轴移动，对于需要W轴移动的程序块，以W轴的移动为最小的方式使W轴与Z轴协调运转。

以上的例子用图5、图6进行说明。在图5中，Z轴的行程极限不是1000mm而是设定为200mm，N1的程序块的Z1000设定为Z200，利用N1的程序块的移动，Z轴到达正方向的行程极限。该情况下，N4的程序块是150mm的移动，因此能够由Z轴移动，但是，N5的程序块是300mm的移动，因此仅Z轴移动无法实现，需要使Z轴和W轴都移动。在N3的程序块的移动中，使Z轴向负方向以快速进给移动150mm，使W轴向正方向以快速进给移动250mm。结果，在N4的程序块中，向Z轴正方向以切削速度1000mm/min移动150mm移动，在N5的程序块中，向Z轴负方向移动200mm移动，向W轴负方向移动100mm。此时，切削速度因为有W轴的移动而被限制为例如500mm/min。

像这样，以向切削进给的开始点的快速进给来调整Z轴及W轴的位置，从而在接下来的程序块N4中的向切削进给的中间点的移动及程序块N5中的向切削进给的结束点的移动中，能够仅以仅Z轴的移动指令或者W轴的移动为最小的移动指令进行切削进给。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但是本发明并非仅局限于上述的实施方式的例子，能够通过进行适当的变更而以各种形态实施本发明。

例如，在上述的实施方式中，将协调运转解析部14作为与程序解析部11不同的功能单元进行了说明，但是协调运转解析部14也可以作为程序解析部11的子功能单元来进行安装。