JP2003108210A - 加工装置の加工速度設定方法及び加工装置 - Google Patents

加工装置の加工速度設定方法及び加工装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 加工形状に応じた最適な加工速度を設定でき
る加工装置の加工速度設定方法及び加工装置を提供す
る。 【解決手段】 被加工物の被加工個所を、加工形状に応
じた領域に区分し、区分した各領域の属性に応じて加工
速度を設定し、設定した加工速度に基づいて加工を行
う。また、被加工物の被加工個所の加工形状に基づいて
変曲点を判別し、判別した変曲点の属性に応じて加工速
度を設定し、設定した加工速度に基づいて加工を行う。
このように、被加工個所の全体あるいは一部の加工形状
に応じた「領域」部分と「変曲点」部分を区分し、区分
した「領域（直線状、曲率に応じた曲線状）」あるいは
「変曲点（連続的（折れ角なし）、折れ角大、微小角エ
ッジ）」に応じて加工速度を設定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、加工プログラムに
基づいて加工手段により被加工物の被加工個所を加工す
る加工装置の加工速度設定方法及び加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、コンピュータ数値制御装置（ＣＮ
Ｃ）を搭載した工作機械（ＮＣ工作機械）を用いて被加
工物の被加工個所（輪郭等）を加工する加工方法におい
て、加工パラメータ（加工速度等）の設定方法には以下
の２通りの方法が用いられている。 （１）ＮＣデータを先読みして、隣接する３点間の円弧
の半径方向の加速度が、予め設定した値を超えないよう
に仮の加工速度を設定する方法。 （２）ＮＣデータを先読みして、隣接する３点間の中央
の点で生じる折れ角による各移動軸方向への速度差が、
予め設定した値を超えないように仮の加工速度を設定す
る方法。 この（１）、（２）の方法により仮の加工速度を設定し
た後、補間前加減速やフィードフォワード等の処理を行
って加工速度を設定する。上記の設定方法の中から、要
求される加工精度及び加工効率（加工時間）から最適な
方法を選択し、単独あるいは組み合わせて加工速度を設
定している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の加工速度の設定
方法では、全体あるいは一部の被加工個所（輪郭形状
等）を認識することなく、被加工個所を隣接する３点間
の局所的なデータのみから仮の加工速度を設定してい
る。このため、ある加工範囲（例えば、輪郭形状の変化
が小さい、直線状あるいは曲線状の範囲）の中であって
も加工速度の値のばらつきが大きい場合がある。この原
因は、ＮＣデータを１μｍ（あるいは０．１μｍ）単位
で作成する際のまるめ誤差から、３点間の円弧半径や折
れ角がばらつくためである。例えば、直線近似で作成し
た滑らかな円弧形状や自由曲面を加工した場合、従来の
加工速度の設定方法では、局所的な隣接３点からのみ前
記仮の加工速度を設定するため、値の変動が大きくな
り、最終的な加工速度にも変動が発生し、良好な加工精
度を得られない場合がある。また、加工速度の値は、被
加工物の全体形状から想定する速度よりも遅くなること
がある。また、従来は、局所的な隣接３点からのみ加工
速度を設定するため、円弧形状部では移動軸の加加速度
（加速度の微分）の変化が小さいので良好な加工面を得
られるが、円弧形状から直線形状に変化する部分（変曲
点等）では、移動軸の加加速度（加速度の微分）の変化
が大きくなり、良好な加工面が得られない場合もある。
この場合は、加工速度を決定する設定値（パラメータ）
を下げ（全体的に加工速度を小さくして）、被加工物の
被加工個所全体において加工速度を落とす必要がある。
加工する輪郭形状によっては、微小角（例えば、交差す
る２平面の折れ角が３°以下）の交差端面（エッジ）
（以下、このような端面を微小角エッジと呼ぶ）を正確
にシャープに加工したい場合がある。しかし、上記した
加工速度の設定方法でこのような微小角エッジを加工す
ると、仮の加工速度を決定するパラメータを非常に小さ
くし、微小角エッジ以外を含めて全体として加工速度を
低下させる必要がある。これは結果的に加工効率を低下
させてしまう。本発明は、このような点に鑑みて創案さ
れたものであり、加工形状に応じた最適な加工速度を設
定できる加工装置の加工速度設定方法及び加工装置を提
供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の第１発明は、請求項１に記載されたとおりの
加工装置の加工速度設定方法である。請求項１に記載の
加工装置の加工速度設定方法では、被加工物の被加工個
所の加工速度を局所的な隣接３点のみから設定するので
なく、被加工物の被加工個所を構成するデータ（ＮＣデ
ータ等）を読み込み、全体あるいは一部の加工個所を、
加工形状に応じた領域に区分し、区分した各領域の属性
に応じて予め設定されたパラメータを参照して、領域毎
の加工速度を設定する。これにより、区分した各領域に
対して、最適な加工速度を設定することができる。ま
た、各領域毎に、加工速度の変動が小さい安定した加工
速度を設定することができる。
【０００５】また、本発明の第２発明は、請求項２に記
載されたとおりの加工装置の加工速度設定方法である。
請求項２に記載の加工装置の加工速度設定方法では、被
加工物の被加工個所の加工速度を局所的な隣接３点のみ
から設定するのでなく、被加工物の被加工個所を構成す
るデータ（ＮＣデータ等）を読み込み、直線状形状と直
線状形状の合流点あるいは直線状形状と曲線状形状の合
流点等の変曲点を判別し、各変曲点が、どのような属性
の変曲点であるかを認識して、変曲点の属性に応じて予
め設定されたパラメータを参照して、変曲点毎の加工速
度を設定する。これにより、判別した各変曲点に対し
て、加工形状に応じた最適な加工速度を設定することが
できる。
【０００６】また、本発明の第３発明は、請求項３に記
載されたとおりの加工装置の加工速度設定方法である。
請求項３に記載の加工装置の加工速度設定方法では、被
加工物の被加工個所の加工パラメータを局所的な隣接３
点のみから設定するのでなく、被加工物の被加工個所を
構成するデータ（ＮＣデータ等）を読み込み、全体ある
いは一部の加工個所を、加工形状に応じた領域に区分す
るとともに、直線状領域と直線状領域の合流点あるいは
直線状領域と曲線状領域の合流点等の変曲点を判別し、
各領域内においては当該領域の属性に応じて予め設定さ
れたパラメータを参照して、各領域毎の加工速度を設定
し、各変曲点においては当該変曲点の属性に応じて予め
設定されたパラメータを参照して、変曲点毎の加工速度
を設定する。これにより、区分した各領域及び各変曲点
に対して、加工形状に応じた最適な加工速度を設定する
ことができる。
【０００７】また、本発明の第４〜第５発明は、請求項
４〜５に記載されたとおりの加工装置の加工速度設定方
法である。請求項４〜５に記載の加工装置の加工速度設
定方法では、全体あるいは一部の加工個所を、直線状の
領域と曲線状の領域とに区分し、更に、曲線状の領域を
曲率に応じた領域に区分して、区分した各領域（属性が
直線状あるいは各曲率の曲線状である領域）に応じて予
め設定されたパラメータを参照して、加工速度を設定す
る。これにより、区分した各領域の属性に対して、加工
形状に応じた最適な加工速度を設定することができる。
また、一部分の加工精度を向上させるために、全体の加
工速度を低下させる必要がない。従って、全体の加工速
度、加工精度が向上する。
【０００８】また、本発明の第６発明は、請求項６に記
載されたとおりの加工装置の加工速度設定方法である。
請求項６に記載の加工装置の加工速度設定方法では、各
変曲点（属性が、各折れ角である変曲点）に応じて予め
設定されたパラメータを参照して、加工速度を設定す
る。これにより、加工形状に応じた最適な加工速度を設
定することができる。また、一部分の加工精度を向上さ
せるために、全体の加工速度を低下させる必要がない。
従って、全体の加工速度、加工精度が向上する。
【０００９】また、本発明の第７発明は、請求項７に記
載されたとおりの加工装置の加工速度設定方法である。
請求項７に記載の加工装置の加工速度設定方法では、変
曲点前後の形状を認識し、各変曲点を、折れ角なしで連
続的に接続して加工すべき個所と、折れ角大として接続
して加工すべき個所と、折れ角を微小角エッジとして接
続して加工すべき個所の３つの属性に区分する。このた
め、各変曲点毎に独立して加工速度が設定できるため、
一部分の加工精度を向上させるために、全体の加工速度
を低下させる必要がない。従って、全体の加工速度、加
工精度が向上する。また、変曲点毎に適切な加工速度を
設定できる。また、微小角エッジのような小さな角度変
化がある部分であっても、精度の高いシャープな形状に
加工できる。
【００１０】また、本発明の第８発明は、請求項８に記
載されたとおりの加工装置の加工速度設定方法である。
請求項８に記載の加工装置の加工速度設定方法では、例
えば、加工時間優先モード、加工精度優先モード、加工
時間・精度標準モード等に応じた最適な加工速度を設定
することができる。
【００１１】また、本発明の第９発明は、請求項９に記
載されたとおりの加工装置である。請求項９に記載の加
工装置では、加工形状に応じた最適な加工速度で加工を
制御することができる加工装置を実現できる。
【００１２】また、本発明の第１０発明は、請求項１０
に記載されたとおりの加工装置である。請求項１０に記
載の加工装置では、加工形状に応じた最適な加工速度の
設定を行う加工プログラムを外部装置で処理するため、
制御装置の処理負荷を軽減することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。図１は、本発明を金型の輪郭加工用
の加工装置に適用した一実施の形態の概略図を示してい
る。図１に示す加工装置１は、３軸の数値制御軸（Ｘ
軸、Ｙ軸、Ｚ軸）を備えるコンピュータ数値制御装置
（ＣＮＣ）付きの加工装置である。なお、加工装置１の
駆動方向は、図１に矢印で示すＺ軸方向（左右方向）、
同じく矢印で示すＹ軸方向（上下方向）、図示しないＸ
軸方向（紙面に対して前後方向）とする。
【００１４】加工装置１は、操作部２４と、制御部２１
と、被加工物２６を加工する加工部とにより構成されて
いる。加工部のベッド２には、被加工物２６を保持する
冶具５及び被加工物２６等を載置するテーブル４と、工
具スライド６を支持するコラム３が設けられている。ベ
ッド２には、テーブル４をＺ軸方向に移動させるＺ軸サ
ーボモータ９と、Ｘ軸方向に移動させるＸ軸サーボモー
タ１２が設けられている。Ｚ軸サーボモータ９及びＸ軸
サーボモータ１２には、各々Ｚ軸エンコーダ１０及びＸ
軸エンコーダ１３が設けられており、各エンコーダ１
０、１３によってテーブル４のＺ軸方向及びＸ軸方向の
各位置が検出される。
【００１５】コラム３には、工具スライド６がＹ軸方向
に移動可能に設けられている。工具スライド６には、工
具スライド６をＹ軸方向に移動させるＹ軸サーボモータ
１５が設けられている。Ｙ軸サーボモータ１５にはＹ軸
エンコーダ１６が設けられており、このＹ軸エンコーダ
１６によって工具スライド６のＹ軸方向の位置が検出さ
れる。工具スライド６には、工具主軸７を介して工具８
が取り付けられている。工具８はＺ軸方向の回転軸を有
し、モータ（図示省略）により回転される。本実施の形
態では、工具８が、工具８と向き合う被加工物２６の面
を輪郭加工する例を説明する。
【００１６】操作部２４には、入力手段２２、表示手段
２３が設けられている。入力手段２２は、加工パラメー
タ、加工モード等を入力することができる。また、入力
手段２２を操作することによって、テーブル４や工具ス
ライド６の駆動制御、工具８の回転制御等を行うことが
できる。また、表示手段２３は、ＮＣデータ及びＮＣプ
ログラム（加工プログラム）の作成及び編集を行う加工
プログラム設定画面、加工パラメータの設定等を表示す
ることができる。
【００１７】制御部２１は、Ｚ軸駆動制御回路１１、Ｙ
軸駆動制御回路１７、X軸駆動制御回路１４、ＣＰＵ１
９（中央演算処理装置）、記憶手段２０等により構成さ
れている。Ｚ軸駆動制御回路１１は、Ｚ軸サーボモータ
９及びＺ軸エンコーダ１０と接続されているとともに、
インターフェース１８を介してＣＰＵ１９と接続されて
いる。Ｙ軸駆動制御回路１７は、Ｙ軸サーボモータ１５
及びＹ軸エンコーダ１６と接続されているとともに、イ
ンターフェース１８を介してＣＰＵ１９に接続されてい
る。Ｘ軸駆動制御回路１４は、Ｘ軸サーボモータ１２及
びＸ軸エンコーダ１３と接続されているとともに、イン
ターフェース１８を介してＣＰＵ１９に接続されてい
る。記憶手段２０は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＨＤＤ等が用い
られ、加工プログラム、加工パラメータ、加工モード等
を記憶する。
【００１８】次に図２を用いて、被加工物２６の被加工
個所（輪郭等）の区分方法について概要を説明する。図
２（Ａ）には、工具８と、加工後の被加工物２６とを上
から見た図（図１のＡ方向から見た図）を示す。工具８
が、被加工物２６を図に示す形状に加工する。また、図
２（Ｂ）は、図２（Ａ）に示す被加工物２６の被加工個
所（輪郭線）の一部を抜き出したものである。被加工物
２６の被加工個所を、図２（Ｂ）に示すように、直線状
の領域（図２（Ｂ）中の点線部分Ｅ２、Ｅ４、Ｅ５、Ｅ
７、Ｅ８、Ｅ９）と、曲線状の領域（図２（Ｂ）中の実
線部分Ｅ１、Ｅ３、Ｅ６）に区分する。また、折れ角な
しとして連続的に接続すべき変曲点（図２（Ｂ）中の○
部分Ｓ５、Ｓ６）と、折れ角大の変曲点（図２（Ｂ）中
の▽部分Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ９）と、折
れ角が微小角エッジの変曲点（図２（Ｂ）中の◇部分Ｓ
７，Ｓ８）に区分する。そして、区分した領域及び変曲
点毎に、加工速度を設定する。以下、図３〜図６を用い
て、被加工物２６の被加工個所の区分方法、区分した領
域及び変曲点毎に加工速度を設定する方法について、詳
細を説明する。
【００１９】被加工物２６の被加工個所は、図３（Ａ）
のフローチャートに示すように、ＮＣデータを用いて加
工速度が設定され、設定された加工速度に基づいてサー
ボモータが制御されて加工が行われる。以下、順に各ス
テップを説明する。ステップＳ１０にて、ＮＣデータを
先読みする。被加工個所の加工形状を認識するために、
被加工個所の全体あるいは一部のＮＣデータを読み込
む。そして、ステップＳ２０にて、読み込んだデータを
解釈する。そして、ステップＳ３０にて、加工モードを
認識する。加工モードは、加工を開始する前に、予め入
力手段２２あるいはＮＣプログラム中から設定され、例
えば、図６に示すモード（高速／標準／低速）の中から
選択される。そして、ステップＳ４０にて、第１次の速
度Ｆｆが決定され、ステップＳ５０にて第１次の速度Ｆ
ｆに補間前処理等を施して最終速度Ｆ１を決定する。そ
して、ステップＳ６０にて、最終速度Ｆ１を用いて各制
御軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）の速度を求め、Ｘ軸、Ｙ軸、
Ｚ軸の各サーボモータを制御して加工を行う。ステップ
Ｓ６０では、例えば、領域から変曲点に移る場合等、速
度の変化がある部分において、速度を滑らかに変化させ
るように補間を行う。本発明の加工速度設定方法は、ス
テップＳ４０での処理内容に特徴を有する。
【００２０】次に、ステップＳ４０の概要を図３（Ｂ）
のフローチャートに示す。ステップＳ４０の処理（第１
次の速度Ｆｆの決定）は、まずステップＳ４５にて、デ
ータを細分化する。ここでは、被加工個所（輪郭等）の
データに対して、以下のステップＳ１００、ステップＳ
２００による処理が適切に実施できるように、データ点
群を細分化する。これは、ＮＣデータによっては線分長
が長い場合があり、ＮＣデータに記述されている点だけ
では形状判断及び第１次の速度Ｆｆの決定には不充分な
場合があるためである。細分化の手法としては、基準時
間毎（１ｍｓ毎等）の点を加える方法、あるいは基準距
離（０．５ｍｍ等）毎に分割する方法等、様々な手法が
ある。そして、ステップＳ１００にて、細分化された被
加工個所（輪郭等）のデータから、領域と変曲点を区分
し、ステップＳ２００にて、各領域及び変曲点を更に複
数の属性に分類し、分類した属性に応じて加工速度を設
定してリターンする。この加工速度の設定方法は、従来
の局所的な隣接３点のみから加工速度を設定する方法に
対して、加工形状の全体あるいは一部の大域的な形状を
認識した上で、認識した大域的形状における領域及び変
曲点毎に加工速度を設定することを特徴とする。
【００２１】次に、ステップＳ１００の詳細を図４
（Ａ）のフローチャートに示す。ステップＳ１００の処
理（領域と変曲点の区分）は、まずステップＳ１１０に
て、隣接する３点を通る円弧の半径（ｒ）と、隣接する
３点による折れ角（θ）、及び基準軸（例えば、Ｘ軸）
との角度（ψ）を算出する。図４（Ｂ）に、隣接する３
点（点［ｉ−１］、点［ｉ］、点［ｉ＋１］）の円弧半
径（ｒ）、折れ角（θ）、角度（ψ）の概略を示す。折
れ角（θ）は、点［ｉ−１］と点［ｉ］を通る直線と、
点［ｉ］と点［ｉ＋１］を通る直線とで形成される図４
（Ｂ）に示す角であり、角度（ψ）は、点［ｉ］と点
［ｉ＋１］を通る直線と、基準軸とで形成される図４
（Ｂ）に示す角である。そして、ステップＳ１１５に
て、算出した円弧半径（ｒ）から速度Ｆａ（ｒ）を算出
し、算出した折れ角（θ）及び角度（ψ）から速度Ｆｃ
（θ）を算出する。速度Ｆａ（ｒ）、Ｆｃ（θ）は、従
来の方法で算出することが可能である。例えば、速度Ｆ
ａ（ｒ）は、円弧半径（ｒ）より√（ａ＊ｒ）として求
められる。ａは領域、変曲点区分用に予め設定された加
速度である。速度Ｆｃ（θ）は、例えば、以下のように
求める。点［ｉ−１］から点［ｉ］への速度と、点
［ｉ］から点［ｉ＋１］への速度は、同じ速度Ｆｃ
（θ）を維持するものとする。また、点［ｉ−１］から
点［ｉ］への速度ベクトルＦｃ１（図示せず）と、点
［ｉ］から点［ｉ＋１］への速度ベクトルＦｃ２（図示
せず）における各軸方向成分の速度差は、定数Ｃとして
予め設定しておく。そして、折れ角（θ）、角度（ψ）
の関係から幾何学的に速度ベクトルＦｃ１、Ｆｃ２の各
軸方向の速度を求め、その速度差が上記定数Ｃを超えな
いようにＦｃ（θ）を決定する。
【００２２】そして、ステップＳ１２０にて、ＮＣデー
タで予め設定されている速度Ｆｎと、Ｆａ（ｒ）と、Ｆ
ｃ（θ）の中から最小の速度（仮速度Ｆｄ）を選択す
る。そして、ステップＳ１２５にて、選択した最小速度
（仮速度Ｆｄ）に、スムージング処理等の補正処理を加
え、細分点［ｉ］における判定用速度Ｆｋ［ｉ］を算出
する。そして、ステップＳ１３０にて、細分点［ｉ］に
おける判定用速度Ｆｋ［ｉ］と、１個前の細分点［ｉ−
１］における判定用速度Ｆｋ［ｉ−１］との差分の絶対
値が、所定速度（Ｆｈ）未満か否かを判定する。所定速
度（Ｆｈ）未満である（Ｙｅｓ）場合は、ステップＳ１
３５ｂに進む。ステップＳ１３５ｂでは、（判定用速度
Ｆｋの変化量が小さいので）当該細分点［ｉ］は、領域
であると判定してリターンする。所定速度（Ｆｈ）未満
でない（Ｎｏ）場合は、ステップＳ１３５ａに進む。ス
テップＳ１３５ａでは、（判定用速度Ｆｋの変化量が大
きいので）当該細分点［ｉ］は、変曲点であると判定し
てリターンする。
【００２３】次に、ステップＳ２００の詳細を図５のフ
ローチャートに示す。ステップＳ２００の処理（属性を
分類し、属性毎に加工速度を設定）は、まずステップＳ
２１０にて、細分点［ｉ］が変曲点であるか否かを判定
する。変曲点でない（Ｎｏ）場合はステップＳ２２０に
進み、変曲点である（Ｙｅｓ）場合はステップＳ２１５
に進む。ステップＳ２２０では、変曲点でない細分点
［ｉ］（この時点で、当該細分点［ｉ］は「領域」と判
定されている）が、直線状であるか否かを判定する。判
定の方法は、例えば、次の変曲点までの間に細分点がな
い、あるいは折れ角（θ）が実質的にほぼ０（ゼロ）に
等しい時に直線状であると判定する。
【００２４】◆［ステップＳ２２０にて「Ｎｏ」と判定
された場合］ ステップＳ２２０での判定が、直線状でない（Ｎｏ）場
合はステップＳ２３０ａに進み、当該細分点［ｉ］は
「属性が曲線状の領域」であると判定する。そして、ス
テップＳ２３５に進み、当該領域内の複数の細分点から
平均円弧半径（Ｒｊ）を求める。（この例では、平均円
弧半径を求めているが、ある細分点を代表として代表円
弧半径としてもよい。）そして、ステップＳ２４０に進
み、求めた平均円弧半径（Ｒｊ）が、所定の円弧半径
（Ｒｈ）より大きいか否かを判定する。このように、曲
線状の領域内を、更に、曲率に応じた領域に区分する。
また、更に複数の曲率に応じた領域に区分してもよい。
ステップＳ２４０にて、平均円弧半径（Ｒｊ）が所定の
円弧半径（Ｒｈ）より大きくない（Ｎｏ）場合はステッ
プＳ２５０ａａに進む。ステップＳ２５０ａａでは、第
１次の速度Ｆｆを、Ｆｆ＝√（Ｒｊ＊ａｄ）に設定し、
ステップＳ２６０に進む。平均円弧半径（Ｒｊ）が所定
の円弧半径（Ｒｈ）より大きい（Ｙｅｓ）場合はステッ
プＳ２５０ａｂに進む。ステップＳ２５０ａｂでは、第
１次の速度Ｆｆを、Ｆｆ＝√（Ｒｊ＊ａｅ）に設定し、
ステップＳ２６０に進む。ａｄ、ａｅは、各加工モード
の曲線領域における精度を確保するために、加工速度の
設定用パラメータとして予め定められた加速度値であ
る。
【００２５】◆［ステップＳ２２０にて「Ｙｅｓ」と判
定された場合］ ステップＳ２２０での判定が、直線状である（Ｙｅｓ）
場合はステップＳ２３０ｂに進み、当該細分点［ｉ］は
「属性が直線状の領域」であると判定する。そして、ス
テップＳ２５０ｂに進み、第１次の速度Ｆｆを、Ｆｆ＝
Ｆｎ＊αに設定し、ステップＳ２６０に進む。速度Ｆｎ
は、ＮＣデータで予め設定されている値である。パラメ
ータαは、第１次速度Ｆｆを最終調整するための係数で
あり、通常は１であるが、所望する値に変更できる。
【００２６】ステップＳ２１０の判定結果が変曲点であ
る（Ｙｅｓ）場合は、ステップＳ２１５に進む。ステッ
プＳ２１５では、当該変曲点の前後の領域が直線状かつ
折れ角（θ）が所定の角度（θｇ）以下であるか否かを
判定する。 ◆［ステップＳ２１５にて「Ｙｅｓ」と判定された場
合］ ステップＳ２１５での判定結果が、「前後の領域が直線
状である」かつ「折れ角（θ）が所定の角度（θｇ）以
下である」（Ｙｅｓ）場合は、ステップＳ２３０ｅに進
み、当該変曲点は「属性が微小角エッジの変曲点」であ
ると判定する。ここで設定される角度（θｇ）は、例え
ば３°であり、加工後の形状を精度良くシャープにする
ために、特別な配慮が必要な微小角度である。そして、
ステップＳ２５０ｅに進み、第１次の速度Ｆｆを、Ｆｆ
＝Ｆｂに設定し、ステップＳ２６０に進む。パラメータ
Ｆｂは、各加工モードでの微小角エッジの変曲点におけ
る加工精度（特に加工後のシャープな出来上がり）を確
保するために設定されたものである。このように微小角
エッジを区分することで、微小な折れ角の輪郭も、他の
領域及び変曲点の加工速度を低下させることなく、エッ
ジ等をシャープに加工することができる。
【００２７】◆［ステップＳ２１５にて「Ｎｏ」と判定
された場合］ ステップＳ２１５での判定結果が、「前後の領域が直線
状でない」あるいは「折れ角（θ）が所定の角度（θ
ｇ）以下でない」（Ｎｏ）場合は、ステップＳ２２５に
進む。そして、ステップＳ２２５にて、折れ角（θ）が
所定の角度（θｈ、例えば、３０度）以上であるか否か
を判定する。折れ角（θ）が所定の角度（θｈ）以上で
ある（Ｙｅｓ）場合は、ステップＳ２３０ｄに進み、当
該変曲点は「属性が折れ角大の変曲点」であると判定す
る。そして、ステップＳ２５０ｄに進み、第１次の速度
Ｆｆを、隣接する細分点を含めた３点による折れ角
（θ）、基準軸（例えば、Ｘ軸）との角度（ψ）と、パ
ラメータｃｓから、上記したステップＳ１１５のＦｃ
（θ）の時と同様に求める。ただし、この場合、速度差
の定数Ｃはｃｓとなる。ｃｓは、各加工モードでの折れ
角大の変曲点における精度を確保するために、予め定め
られた速度パラメータである。この後、ステップＳ２６
０に進む。折れ角（θ）が所定の角度（θｈ）未満であ
る（Ｎｏ）場合は、ステップＳ２３０ｃに進み、当該変
曲点は「属性が折れ角なしとして連続的になめらかに接
続すべき変曲点」であると判定する。そして、ステップ
Ｓ２４５に進み、当該変曲点の円弧半径（Ｒｓ）を算出
する。Ｒｓは、隣接する細分点を含めた３つの点から求
めることができる。更に、ステップＳ２５０ｃに進み、
第１次の速度Ｆｆを、Ｆｆ＝√（Ｒｓ＊ａｓ）に設定
し、ステップＳ２６０に進む。ａｓは、各加工モードで
の折れ角なしとして連続的に接続すべき変曲点における
精度（特に加加速度（加速度の微分）に起因する精度）
を確保するために、予め定められた加速度パラメータで
ある。
【００２８】ステップＳ２６０では、第１次の速度Ｆｆ
が、ＮＣデータで設定されたＦｎと係数αとの積（Ｆｎ
＊α）より大きいか否かを判定する。所定の速度（Ｆｎ
＊α）より大きい（Ｙｅｓ）場合はステップＳ２６５に
進み、Ｆｆ＝Ｆｎ＊αに設定してリターンする。所定の
速度（Ｆｎ＊α）以下である（Ｎｏ）場合は、Ｆｆを更
新することなくリターンする。以上に説明したように、
被加工個所の加工形状を、局所的でなく大域的に認識し
てステップＳ２３０ａ〜Ｓ２３０ｅに示す領域あるいは
変曲点の各属性に区分し、区分した領域あるいは変曲点
の各属性に応じて、加工速度をステップＳ２５０ａａ〜
Ｓ２５０ｅに示す第１次の速度Ｆｆに設定する。
【００２９】次に、図６に、ステップＳ２５０ａａ〜Ｓ
２５０ｅに示す第１次の速度Ｆｆに関連するパラメータ
の設定値の例を示す。選択した「加工モード」に応じ
て、高速／標準／低速が決定される。ステップＳ２５０
ａａ〜Ｓ２５０ｅ及びステップＳ２６０、Ｓ２６５に示
すＦｎは、ＮＣデータで予め設定されている速度であ
る。また、ステップＳ２５０ａａ〜Ｓ２５０ｅに示す
「ａｄ、ａｅ、α、ａｓ、ｃｓ、Ｆｂ」は、図６に示す
値を用いて設定される。例えば、加工モードで「標準」
を選択した場合は、ａｄ＝１ｍ／ｓ2、ａｅ＝２ｍ／
ｓ2、α＝１．０、ａｓ＝０．５ｍ／ｓ2、ｃｓ＝０．５
ｍ／ｍｉｎ、Ｆｂ＝２ｍ／ｍｉｎに、各パラメータが設
定される。
【００３０】次に、図７に、本発明の加工速度設定方法
の効果について例を示す。図７（Ａ）は、被加工個所の
輪郭形状（加工形状）を示している。横軸は制御軸のＸ
軸を示し、縦軸はＺ軸を示している。（図２（Ａ）にお
ける「曲線（曲率半径：中）に相当する形状を示してい
る。） この図７（Ａ）に示す形状を左側から右側の方向に向か
って加工した場合、左側の直線状の部分（Ｘ座標が約９
３．５ｍｍ以下の部分）では、従来の加工速度設定方法
と本発明の加工速度設定方法では、図７（Ｂ）に示すよ
うに差がない。
【００３１】しかし、曲線部分（Ｘ座標が約９３．５ｍ
ｍ以上〜約１１２．５ｍｍ以下の部分）では、従来の加
工速度設定方法では加工速度が全体的に小さく、しかも
加工速度のばらつきが大きい。これは指令単位１μｍの
まるめ誤差のある加工プログラムに対して、従来は局所
的な隣接する３点から仮の加工速度を算出し、補間前加
減速処理をするため、最終的な加工速度は、仮の加工速
度のばらつきの中で低い方をとる傾向にあり、全体の速
度が低下し、ばらつきが大きくなるためである。これに
対して本実施の形態の場合、曲線部分の加工速度を決定
する場合、大域的な形状を認識し、領域内の平均半径を
算出する等して加工速度を決定するため、加工速度が向
上し、しかもばらつくことなく安定している。同様に、
右側の直線状の部分（Ｘ座標が約１１２．５ｍｍ以上の
部分）では、従来の加工速度の設定方法では加工速度が
小さくなっている。これに対して本実施の形態の場合、
加工速度が向上し、しかもばらつくことなく安定してい
る。また、本実施の形態の場合、従来の加工速度設定方
法では全体の加工速度を低下させる原因となっていた微
小角エッジ、円弧形状から直線形状に変化する変曲点
（制御軸の加加速度（加速度の微分）の変化が大きい部
分）等に対して独立した仮の加工速度を設定できるた
め、加工形状に応じた最適な加工速度を付与できる。以
上述べたように、本実施の形態の加工速度の設定方法
は、高い加工効率で加工（加工時間の短縮）することが
可能であり、しかも高い加工精度を達成することが可能
である。
【００３２】以上述べた加工速度の設定方法では、全て
のステップをＣＮＣ（制御部２１）内で行っているが、
図８に本実施の形態で説明した加工速度の設定方法（プ
ログラム）を用いて加工速度を設定する、他の加工装置
の構成例を示す。加工装置の構成例を図８（Ａ）〜
（Ｃ）に示す。この図８において、ＣＮＣ（制御部２
１）は、図３（Ａ）に示したステップＳ５０（補間前処
理）以降を担当する。図８（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の構
成例では、高い演算能力を持つ外部装置４０（ＣＡＭ
等）、外部装置５０（パソコン等）を用いることによ
り、ＣＮＣ（制御部２１）の処理負荷を軽減することが
できる。また、被加工個所の形状が複雑な形状である場
合等、演算処理時間を短縮することができる。図８
（Ａ）に示す構成例では、外部装置４０（ＣＡＭ等）に
て、被加工物のデータに基づいて図３（Ａ）に示すステ
ップＳ１０〜ステップＳ４０の処理を実行して加工速度
（この場合、第１次の速度Ｆｆ）を設定し、一括してＣ
ＮＣ（制御部２１）に加工速度を含む加工データを供給
する。図８（Ｂ）に示す構成例では、外部装置４０（Ｃ
ＡＭ等）からＮＣデータを外部装置５０（パソコン等）
に供給し、外部装置５０にてＮＣデータから図３（Ａ）
に示すステップＳ１０〜ステップＳ４０の処理を実行し
て加工速度（この場合、第１次の速度Ｆｆ）を設定す
る。そして、外部装置５０から一括してＣＮＣ（制御部
２１）に加工速度を含む加工データを供給する。図８
（Ｃ）に示す構成例では、図８（Ｂ）では外部装置５０
から加工速度を含む加工データを一括してＣＮＣ（制御
部２１）に供給しているのに対し、演算が終了した加工
速度を含む加工データから逐次ＣＮＣ（制御部２１）に
供給する。また、外部装置４０、５０等を持たず、ＣＮ
Ｃ（制御部２１）で全ての処理を実行させる構成も可能
である。加工装置の構成は、他にも様々な構成が可能で
ある。
【００３３】本発明の加工装置の加工速度設定方法及び
加工装置は、本実施の形態で説明した構成、手順等に限
定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変
更、追加、削除が可能である。例えば、本実施の形態で
は、領域の属性（直線状、曲線状）及び変曲点の属性
（連続的（折れ角なし）、折れ角大、微小角エッジ）の
それぞれについて加工速度を設定したが、領域の属性
（直線状、曲線状）のみ、あるいは変曲点の属性（連続
的（折れ角なし）、折れ角大、微小角エッジ）のみに対
して加工速度を設定するようにしてもよい。また、領域
の属性、変曲点の属性は、本実施の形態に説明した種類
の他にも、種々の種類に区分することが可能である。ま
た、本実施の形態では、金型の輪郭加工用の加工装置に
ついて説明したが、種々のワークを加工する場合に適用
することができ、更に、ワークの種々の被加工個所を加
工する場合に適用することができる。また、細分化方
法、処理手順、パラメータ等は、本実施の形態で説明し
た内容及び図３〜図６に限定されず、種々のものが可能
である。また、加工速度は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に関する
加工速度に限定されず、工具８の回転速度等、種々のも
のが可能である。また、本実施の形態の説明に用いた数
値は一例であり、この数値に限定されるものではない。
また、以上（≧）、以下（≦）、より大きい（＞）、未
満（＜）等は、等号を含んでも含まなくてもよい。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１〜８のい
ずれかに記載の加工装置の加工速度設定方法及び請求項
９または１０に記載の加工装置を用いれば、加工形状に
応じた最適な加工速度を設定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の加工装置の一実施の形態の概略図であ
る。
【図２】被加工物２６の被加工個所（輪郭等）の区分方
法について概要を説明する図である。
【図３】被加工物２６の被加工個所の区分方法、区分し
た領域及び変曲点毎に加工速度を設定する方法につい
て、全体の概要を説明するフローチャートである。
【図４】被加工物２６の被加工個所において、領域と変
曲点とを区分する方法の詳細を説明するフローチャート
である。
【図５】区分した領域と変曲点において、更に属性を区
分して、各属性に応じた加工速度を設定する方法の詳細
を説明するフローチャートである。
【図６】パラメータの設定値の例を示す図である。
【図７】本発明の加工速度設定方法の効果を説明する図
である。
【図８】本発明の加工速度設定方法（プログラム）を用
いて加工速度を設定する加工装置の構成例を説明する図
である。
【符号の説明】
１ 加工装置 ２ ベッド ３ コラム ４ テーブル ５ 冶具 ６ 工具スライド ７ 工具主軸 ８ 工具 ９、１２、１５ Ｚ軸サーボモータ、Ｘ軸サーボモー
タ、Ｙ軸サーボモータ １０、１３、１６ Ｚ軸エンコーダ、Ｘ軸エンコーダ、
Ｙ軸エンコーダ １１、１４、１７ Ｚ軸駆動制御回路、Ｘ軸駆動制御回
路、Ｙ軸駆動制御回路 １８ インターフェース １９ ＣＰＵ ２０ 記憶手段 ２１ 制御部 ２２ 入力手段 ２３ 表示手段 ２４ 操作部 ２６ 被加工物
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 良彦 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内 (72)発明者 大谷 忠司 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内 (72)発明者 齋藤 敦 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内 Ｆターム(参考） 5H269 AB01 BB03 EE01 EE13 KK01 QB01 QB17

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 加工プログラムに基づいて加工手段によ
    り被加工物の被加工個所を加工する加工装置の加工速度
    設定方法であって、 前記被加工物の前記被加工個所を構成するデータを読み
    込み、 前記被加工個所を、加工形状に応じた領域に区分し、区
    分した各領域の属性に応じて予め設定されたパラメータ
    を参照して、前記領域毎の加工速度を設定し、設定した
    加工速度に基づいて加工を行う、加工装置の加工速度設
    定方法。
  2. 【請求項２】 加工プログラムに基づいて加工手段によ
    り被加工物の被加工個所を加工する加工装置の加工速度
    設定方法であって、 前記被加工物の前記被加工個所を構成するデータを読み
    込み、 前記被加工個所の加工形状に基づいて変曲点を判別し、
    判別した変曲点の属性に応じて予め設定されたパラメー
    タを参照して、前記変曲点毎の加工速度を設定し、設定
    した加工速度に基づいて加工を行う、加工装置の加工速
    度設定方法。
  3. 【請求項３】 加工プログラムに基づいて加工手段によ
    り被加工物の被加工個所を加工する加工装置の加工速度
    設定方法であって、 前記被加工物の前記被加工個所を構成するデータを読み
    込み、 前記被加工個所を、加工形状に応じた領域に区分すると
    ともに、前記被加工個所の加工形状に基づいて変曲点を
    判別し、区分した各領域の属性及び判別した変曲点の属
    性に応じて予め設定されたパラメータを参照して、前記
    各領域及び前記変曲点毎の加工速度を設定し、設定した
    加工速度に基づいて加工を行う、加工装置の加工速度設
    定方法。
  4. 【請求項４】 請求項１または３に記載の加工装置の加
    工速度設定方法であって、 前記被加工物の前記被加工個所を直線状の領域と曲線状
    の領域に区分する、加工装置の加工速度設定方法。
  5. 【請求項５】 請求項４に記載の加工装置の加工速度設
    定方法であって、 前記曲線状の領域を曲率に応じた領域に区分する、加工
    装置の加工速度設定方法。
  6. 【請求項６】 請求項２または３に記載の加工装置の加
    工速度設定方法であって、 前記変曲点の折れ角に応じて属性を判別する、加工装置
    の加工速度設定方法。
  7. 【請求項７】 請求項６に記載の加工装置の加工速度設
    定方法であって、 前記変曲点を、前記変曲点前後の形状を折れ角なしとし
    て連続的に接続する変曲点と、前記変曲点前後の形状を
    折れ角大として接続する変曲点と、前記変曲点前後の形
    状を折れ角が微小角として接続する変曲点の、３つの属
    性に区分する、加工装置の加工速度設定方法。
  8. 【請求項８】 請求項１〜７のいずれかに記載の加工装
    置の加工速度設定方法であって、 前記加工速度は加工モードに応じて設定される、加工装
    置の加工速度設定方法。
  9. 【請求項９】 被加工物の被加工個所を加工する加工手
    段と、加工プログラムに基づいて加工を制御する制御装
    置とを備える加工装置であって、 前記制御装置は、請求項１〜８のいずれかに記載の加工
    装置の加工速度設定方法を用いて加工速度を設定する、
    加工装置。
  10. 【請求項１０】 被加工物の被加工個所を加工する加工
    手段と、加工プログラムに基づいて加工を制御する制御
    装置と、前記制御装置に加工速度を供給する外部装置と
    を備える加工装置であって、 前記外部装置は、請求項１〜８のいずれかに記載の加工
    装置の加工速度設定方法を用いて設定した加工速度を前
    記制御装置に供給する、加工装置。
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