通过行程极限附近的测试运转限制移动量的数值控制装置的制作方法

本发明涉及一种驱动机床的数值控制装置，特别是涉及一种在行程极限附近进行测试运转时对移动量进行限制从而能够安全地进行加工程序以及移动禁止边界的稳妥性确认的数值控制装置。

背景技术：

驱动机床的数值控制装置的加工程序一定要在实际进行运转、驱动机床之前确认是否成为想要的正确的动作。对于这样的加工程序的动作确认手段，具有以单个程序块运转为代表的进行测试运转的模式，单个程序块运转是指：按照所指令的每个程序块进行运转，以一程序块为单位使工具、加工工件移动或停止，来确认是否成为想要的正确的动作。

另一方面，在使机床运转的情况下，随着安装有工具、加工对象的工件的工作台的移动，工具与机床的构造物、固定工件的夹具之间可能会发生干涉，为了避免发生该干涉，数值控制装置具有能够设定工具的移动禁止边界的行程极限功能。在为了加工与上次不同的工件而利用新的加工程序驱动机床的情况下，通常还变更将该加工工件固定于机床的夹具，因此上述行程极限功能的工具的移动禁止边界也需要变更。

在上述这样的加工与上次不同的工件的情况下，加工程序、工具的移动禁止边界也变更，因此，为了避免因程序指令错误、区域设定错误而发生构造物、夹具与工具之间的干涉，在移动禁止边界附近移动的情况下的加工程序的检验中，操作者需要非常小心地进行操作、推进确认作业。此时，为了避免上述那样的干涉，操作者需要下调移动速度的倍率(override)使工具慢慢地移动，同时为了能够立刻使机械停止需要将手搭在停止按钮上，并且为了避免发生与构造物、夹具之间的干渉需要谨慎地进行操作。因此，存在这样的问题：操作者的负担大，并且进行确认需要非常多的时间。

近年来，具有这样的趋势：随着机床的多轴化和多系统化、数值控制装置的高功能化的发展，在加工程序中被指令的轴数、使用的指令的种类增多，随之，操作者确认加工程序的稳妥性的耗费工时程度、作业时间也增加。因此，缩短进行确认所需要的时间、尽量减轻操作者的负担成为机械加工的课题。

在日本特开平06－075615号公报中公开了这样一种数值控制装置：在通过测试运转确认加工程序时，出于使操作者的确认作业比较顺畅地进行的目的，以按设定好的时间间隔每次读取一程序块的方式读取并自动执行加工程序。

上述数值控制装置以一定时间间隔自动进行运转启动，因此能够减少操作者反复按压启动开关的麻烦操作，但移动量本身未被限制，因此，对于行程极限附近的运转，为了避免发生机床的构造物、夹具与工具之间的干涉，操作者需要非常小心地操作、推进确认作业。

另外，在日本特开平06－282318号公报和日本特开2008－257550号公报中公开了一种在测试运转中移动一次的执行量不仅可以是一程序块单位还可以是指定的程序块数、距离及时间的数值控制装置。

在上述数值控制装置的情况下，移动一次的执行量不仅可以是一程序块单位还可以是指定的程序块数、距离及时间。因此，具有这样的效果：在像模具加工用程序那样微小的移动指令的程序块连续的情况下的测试运转中，能够减少操作者反复按压启动开关的麻烦操作，相反地，在不微小的程序块指令的加工程序中能够将移动距离限制为一定量。然而，移动区域没有指定，因此有可能在行程极限附近以外的比较安全的区域移动距离也被限制。

另一方面，在日本特开平03－119407号公报中公开了一种将在特定的区域内的移动限制为仅是设定好的单位移动量的数值控制装置。

在上述数值控制装置的情况下，能够将在特定的区域内的移动限制为仅是设定好的单位移动量，但无法在行程极限附近暂时停止、根据距离移动禁止边界的远近来改变可移动的距离或者仅对向靠近移动禁止边界的方向的移动施加限制，因此，作为操作者必须非常小心地进行确认作业的对策是不够的。

此外，在日本特开2013－125453号公报中公开了这样一种数值控制装置：出于操作者能够在不超过行程极限的范围内从容地进行操作的目的，在通过手动操作使机床移动时，判断并显示操作到什么程度会超过行程极限。

在上述数值控制装置的情况下，在手动使机械运转时，能够根据手动进给装置的操作量判断并显示之后将机械的手动进给装置操作到什么程度会超过行程极限，但不能减轻基于加工程序的指令使机械自动运转时的操作者的确认作业。

技术实现要素：

因此，本发明的目的在于，在进行加工程序的测试运转时，在行程极限附近暂时停止，而且随着靠近移动禁止边界而逐渐减少可移动的距离，从而减轻操作者的动作确认作业的负担并且削减进行确认所需要的时间，而且能够安全地确认加工程序及移动禁止边界的稳妥性。

本发明的数值控制装置，其基于加工程序的指令使工具与被加工物相对移动来控制机床，并且具有加工程序的测试模式，其中，该数值控制装置包括：附近距离设定单元，其对各轴设定距所述工具或所述被加工物的移动禁止边界的附近距离；附近边界轴停止单元，在所述测试模式中，在基于所述移动禁止边界和由所述附近距离设定单元设定了的附近距离而决定的附近区域的边界，所述附近边界轴停止单元使轴移动暂时停止；可移动距离计算单元，其在所述测试模式中且在所述附近区域内的轴移动中，对各轴以如下方式求出能够向靠近所述移动禁止边界的方向移动的距离：能够向靠近所述移动禁止边界的方向移动的距离小于到所述移动禁止边界为止的距离；移动距离判定单元，其判定在所述测试模式中移动的各轴的移动距离是否超过由所述可移动距离计算单元求得的可移动距离；以及轴移动限制单元，在判定为存在超过所述可移动距离的轴的情况下，所述轴移动限制单元将移动距离限制为不超过可移动距离的范围而使轴移动停止。

也可以是，使由所述可移动距离计算单元求得的可移动距离为到所述移动禁止边界为止的距离的m/n，其中，m、n为整数且m＜n。

也可以是，所述可移动距离计算单元构成为：对可移动距离进行限定，由此使移动距离不会小于一定距离。

也可以是，所述可移动距离计算单元构成为：通过将可移动距离乘以基于指令或信号的倍率，来变更可移动距离。

也可以是，该数值控制装置构成为：在通过所述附近边界轴停止单元使轴移动停止时显示信息。

根据本发明，即便在使新的加工程序运转的情况下或者在重新设定工具的移动禁止边界之后进行运转的情况下，也能够容易地减轻操作者通过肉眼进行的动作确认作业的负担，并且削减进行确认所需要的时间。

并且，在工具的移动禁止边界的附近进行运转时，在超过移动禁止边界之前自动停止，在附近区域内限制靠近移动禁止边界的轴移动量，因此操作者能够比较安全地确认加工程序及移动禁止边界的稳妥性。

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是表示本发明的一实施方式的数值控制装置的硬件的概略结构的框图。

图2是表示图1的数值控制装置所具有的功能的概念的框图。

图3是表示加工程序的指令在靠近行程极限附近区域时的轴移动控制动作的一例的图。

图4是表示根据图3所示的加工程序与行程极限附近区域的关系如何决定第1及第2停止点的图。

图5是表示在决定了图4所示的第1及第2停止点后如何决定第3停止点的图。

图6是表示图2所示的数值控制装置的附近边界轴停止单元执行的处理的流程的流程图。

图7是表示图2所示的数值控制装置的可移动距离计算单元执行的处理的流程的流程图。

图8是表示图2所示的数值控制装置的移动距离判定单元和轴移动限制单元执行的处理的流程的流程图。

具体实施方式

图1是表示本发明的数值控制装置的硬件的概略结构的框图。

图1的数值控制装置是通过行程极限附近的测试运转进行移动量的限制的装置，以处理器10为中心构成。该处理器10按照存储于ROM11的系统和程序对数值控制装置1整体进行控制。该ROM11使用EPROM或者EEPROM。

RAM12使用DRAM等，存储临时的计算数据、显示数据、输入输出信号等。非易失性存储器13使用利用电池(未图示)做后备的CMOS、SRAM，在电源切断后也能存储应该保持的参数、加工程序、工具校正数据、间距误差校正数据等。并且，非易失性存储器13还存储行程极限功能的移动禁止边界的判断数据、行程极限附近区域的判断数据。

LCD/MDI单元18配置在数值控制装置1的前面或者与机械操作盘相同的位置，用于数据及图形的显示、数据输入、数值控制装置1的运转。图表控制电路19将数字数据及图形数据等数字信号转换成显示用的光栅信号，并输送到显示装置20，显示装置20显示这些数字及图形。该显示装置20主要使用液晶显示装置。

键盘21由数字键、符号键、文字键及功能键构成，用于加工程序的作成、编辑以及数值控制装置的运转。软件键22设于显示装置20的下部等，其功能显示于显示装置。如果显示装置20的画面发生变化，则与显示的功能相对应地，软件键22的功能也发生变化。

轴控制电路14接收来自处理器10的轴的移动指令，并将该轴的移动指令输出给伺服放大器15。伺服放大器15放大该移动指令，驱动与机床23耦合的伺服马达(未图示)，控制机床23的工具与工件的相对运动。其中，轴控制电路14和伺服放大器15设有与伺服马达的轴数相对应的数量。

可编程机器控制器(PMC)16经由通路17从处理器10接收M(辅助)功能信号、S(主轴速度控制)功能信号、T(工具选择)功能信号等。并且，通过指令序列和程序对这些信号进行处理，将输出信号输出，对机床23内的气压设备、液压设备、电磁致动器等进行控制。并且，接收机床23内的机械操作盘的按钮信号、开关信号以及极限开关等的信号，进行指令序列处理，经由通路17向处理器10传送需要的输入信号。

另外，在图1中省略了主轴马达控制电路和主轴马达用放大器等。

图2是表示图1的数值控制装置所具有的功能的概念的框图，该功能用于通过行程极限附近的测试运转限制移动量。

解读单元32解读由加工程序31发出的程序块的移动指令，并且结合工具直径偏移、工具长度偏移等各校正值求出指令终点。

附近距离设定单元33对各轴设定并存储行程极限功能所使用的距工具或被加工物的移动禁止边界的附近距离。附近边界轴停止单元34向脉冲分配单元35发出指令，使得在根据附近距离设定单元33存储的设定值而决定的行程极限附近区域的边界使轴移动暂时减速停止。另外，在利用附近边界轴停止单元34使轴移动停止时，也可以将相应的信息显示在显示装置20上。

另一方面，可移动距离计算单元36在根据由附近距离设定单元33存储的设定值而决定的行程极限附近区域内的测试运转中对各轴以能够向靠近行程极限禁止区域的方向移动的距离小于到移动禁止边界为止的距离(例如，到移动禁止边界为止的距离的m/n，其中，m、n为整数且m＜n)的方式求出能够向靠近行程极限禁止区域的方向移动的距离。移动距离判定单元37在附近区域内的测试运转中判定由解读单元32求出的到终点为止的各轴的移动量是否超过由可移动距离计算单元36求出的可移动距离，在判定为存在超过可移动距离的轴的情况下，指令脉冲分配单元35利用轴移动限制单元38将移动距离限制为不超过该可移动距离的范围并在此基础上使轴移动减速停止。

脉冲分配单元35将与指令相对应的插补脉冲输送给轴控制侧，从而驱动与机床耦合的伺服马达。

图3是表示加工程序的指令靠近行程极限附近区域时的轴移动控制动作的一例的图。

图3示出了这样的情况：由距“行程极限禁止区域”的x轴方向上的附近距离lx和y轴方向上的附近距离ly构成x－y平面上的“行程极限附近区域”，“指令终点”为被指令在该“行程极限附近区域”内的状态。

图4和图5表示根据图3所示的加工程序与行程极限附近区域的关系如何决定接下来的停止点。

图4和图5是可移动距离计算单元36使能够向靠近禁止区域的方向移动的距离为到移动禁止边界为止的距离的1/2的情况的实施例。

图4示出了这样的情况：在图3所示的加工程序中，在附近边界轴停止单元34的指令下，作为进入“行程极限附近区域”内时的第1停止点，在“x轴附近边界”停止，作为第2停止点，在“y轴附近边界”停止。在进入行程极限附近区域时，首先在各轴的附近边界上停止。

在图3的加工程序中，首先，在移动＜1＞从“x轴附近边界”上通过，因此，如图4所示，将x轴附近边界上的通过点作为第1停止点。对于接下来的移动＜2＞，第1停止点与x轴的移动禁止边界之间的x轴方向上的距离(附近距离)为lx，因此能够自第1停止点向靠近行程极限禁止区域的方向移动的x轴方向上的距离最大为lx/2。另一方面，y轴还未到达y轴附近边界上，因此，接下来的移动＜2＞的能够移动的y轴的点在“y轴附近边界”上。在加工程序指令上(比图4所示的“移动＜2＞的x轴接近界限”)先到达y轴附近边界上，因此第2停止点为y轴附近边界上的通过点。

图5表示自图4所示的第2停止点开始接下来的移动＜3＞，如何决定第3停止点。

对于接下来的移动＜3＞，从第2停止点到x轴的移动禁止边界的x轴方向上的距离如图5所示那样为lx2，因此能够向靠近移动禁止边界的方向移动的x轴的距离最大为lx2/2。另一方面，从第2停止点到y轴的移动禁止边界的y轴方向上的距离为ly，因此能够向靠近移动禁止边界的方向移动的y轴的距离最大为ly/2。在加工程序指令上(比图5所示的“移动＜3＞的y轴接近界限”)先到达“图5所示的移动＜3＞的x轴接近界限”上，因此第3停止点为x轴接近界限上的通过点。

第4停止点以后的图示省略，但同样地，以各轴的接近界限最大为靠近行程极限禁止区域的方向上的各轴的剩余移动量的1/2的方式决定各轴的接近界限。

图6是表示图2所示的数值控制装置的附近边界轴停止单元34按控制周期执行的处理的流程的流程图。以下，按照各步骤进行说明。

[步骤SA01]判定当前的动作模式是否在测试模式中。在测试模式中的情况下进入步骤SA02，不在测试模式中的情况下结束本处理。

[步骤SA02]将轴号码n设定为1。

[步骤SA03]判定当前控制周期的向各轴分配移动脉冲后的第n轴的位置是否超过根据由附近距离设定单元33存储的设定值而决定的行程极限附近区域的边界(附近边界)。在超过附近边界的情况下进入步骤SA04，在没有超过附近边界的情况下进入步骤SA05。

[步骤SA04]将第n轴的移动脉冲的分配量向移动至附近边界用的移动脉冲量变更。

[步骤SA05]将轴号码n更新为n+1。

[步骤SA06]判定轴号码n是否超过作为控制对象的控制轴的数量。在超过控制轴的数量的情况下结束本处理，在没有超过的情况下返回到步骤SA03。

图7是表示图2所示的数值控制装置的可移动距离计算单元36按控制周期执行的处理的流程的流程图。以下，按照各步骤进行说明。

[步骤SB01]判定当前的动作模式是否在测试模式中并且判定当前的轴的位置是否在根据由附近距离设定单元33存储的设定值决定的行程极限附近区域内。在测试模式中并且在附近区域内的情况下进入步骤SB02，否则结束本处理。

[步骤SB02]将轴号码n设定为1。

[步骤SB03]判定第n轴的移动方向是否为向禁止区域靠近的方向。在为向禁止区域靠近的方向的情况下进入步骤SB04，在不向禁止区域靠近的情况下进入步骤SB05。

[步骤SB04]使第n轴的可移动距离为小于到与移动禁止区域的边界为止的距离的值(例如，到移动禁止区域为止的距离的1/2)。

[步骤SB05]将轴号码n更新为n+1。

[步骤SB06]判定轴号码n是否超过作为控制对象的控制轴的数量。在超过控制轴的数量的情况下结束本处理，在没有超过的情况下返回到步骤SB03。

图8是表示图2所示的数值控制装置的移动距离判定单元37和轴移动限制单元38按控制周期执行的处理的流程的流程图。以下，按照各步骤进行说明。

[步骤SC01]判定当前的动作模式是否在测试模式中并且判定当前的轴的位置是否在根据由附近距离设定单元33存储的设定值而决定的行程极限附近区域内。在测试模式中并且在附近区域内的情况下进入步骤SC02，否则结束本处理。

[步骤SC02]将轴号码n设定为1。

[步骤SC03]判定距上次停止的停止点的向第n轴分配的移动脉冲的分配量(包括当前控制周期的分配量)是否超过第n轴的可移动距离。在超过可移动距离的情况下进入步骤SC04，在没有超过可移动距离的情况下进入步骤SC05。

[步骤SC04]将第n轴的移动脉冲的分配量向用于移动至上次停止点加上可移动距离而得到的位置的移动脉冲量变更。

[步骤SC05]将轴号码n更新为n+1。

[步骤SC06]判定轴号码n是否超过作为控制对象的控制轴的数量。在超过控制轴的数量的情况下结束本处理，在没有超过的情况下返回到步骤SC03。

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

例如，在实施方式中，示出了仅应用于x－y的二维平面的例子，但也可以对任意的控制轴在空间上限制移动量地使其进行动作。并且，对于应用的加工程序，也是不仅可以应用于直线的移动，还可以应用于圆弧等曲线的移动。

另外，在上述实施方式中，示出了可移动距离计算单元36以可移动距离最大为靠近禁止区域的方向上的各轴的剩余移动量的1/2的方式决定可移动距离的例子，但在这样的情况下，在进行使轴移动至离禁止区域非常近的附近位置的程序指令的测试时，存在这样的问题：为了移动至程序指令的指令位置，多次利用轴移动限制单元38使轴停止，测试花费时间。因此，对由可移动距离计算单元36求得的可移动距离进行限定(clamp)，使移动距离不会小于一定距离，从而能够解决上述问题。

此外，可移动距离计算单元36也可以构成为能够在基于由指令或信号等指定的倍率值来决定可移动距离时乘以倍率。例如，如上述实施方式所示那样，在可移动距离计算单元36被设定为以可移动距离最大为靠近禁止区域的方向上的各轴的剩余移动量的1/2的方式决定可移动距离的情况下，根据测试的加工程序、加工状况，有时需要快速地靠近禁止区域，或者小心谨慎地慢慢地靠近禁止区域。在该情况下，乘以可移动距离计算单元36决定可移动距离时指定的倍率，从而例如能够通过操作者操作操作盘上的倍率开关而结合状况忠实地进行可移动距离的变更。