JP2009545826A - 工作機械のシステム制御 - Google Patents

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ハーコ カンパニーズ，インコーポレイティド
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Abstract

本開示は、工作機械システム（２００）のモーションコントロールシステム（１０、１００）に関する。モーションコントロールシステム（１０、１００）の表面仕上げ品質パラメータの値は、工作機械システム（２００）を用いて機械工作されるパーツ（５００）の表面仕上げを制御するよう調整される。工作機械システム（２００）は、会話動作モード、および、ＮＣ動作モードを含む。
【選択図】図１

Description

関連出願
本出願は、２００６年８月４日に出願の米国特許仮出願番号第６０／８２１，５１３号、代理人整理番号ＨＵＲ−Ｐ１９６、および、２００７年７月３０日に出願の米国特許出願番号第１１／８３０，４２９号、代理人整理番号ＨＵＲ−Ｐ１９６−０１の発明の名称「表面仕上げ管理のシステムおよび方法」の優先の恩恵を主張し、それぞれのソースコード付録、および、別表Ａを含む開示内容は、参照により明確に本願明細書に組み込む。
本発明は、概してモーションデバイスの制御に関する。より詳しくは、本発明は、工作機械システムの移動可能な部分を制御することにより、当該工作機械システムを用いて機械加工されるパーツの表面仕上げを制御することに関する。
工作機械業界では、表面仕上げ品質と、スループットとの間にはトレードオフが存在すると言われている。このトレードオフは、要求される入力信号（すなわち、命令された工具経路）に対する機械軸の動的応答帯域幅が限られていることが原因である。
また、工作機械システムのユーザには、表面仕上げ品質の３つの選択肢があることも知られており、選択肢は、それぞれ工作機械システムのモーションコントロールシステムについて定められたパラメータセットを有する。Ｈｕｒｃｏ社から入手可能なＵＬＴＩＭＡＸブランドのシステムは、「精度」「標準」または「性能」から選択する能力をユーザに与えるモーションコントロールシステムの一部として、適応型表面仕上げソフトウェアを含んでいた。
本開示は、工作機械システムのモーションコントロールシステムに関する。本発明の例示的実施形態では、モーションコントロールシステムの表面仕上げ品質（ＳＦＱ）パラメータの値は、工作機械システムを用いて機械加工されるパーツの表面仕上げを制御するよう調整される。
本開示の他の例示的実施形態では、パーツを機械加工する工作機械システムを制御する方法が提供される。方法は、会話動作モードおよびＮＣ動作モードを有するモーションコントロールシステムを提供する段階と、デフォルトＳＦＱ値を設定する段階と、デフォルトＳＦＱ値に基づき、第１のＳＦＱ値に関連するモーションコントロールシステムの複数のシステムパラメータの第１の値セット、および、第２のＳＦＱ値に関連するモーションコントロールシステムの複数のパラメータの第２の値セットから、工作機械システムの第１の軸に沿う移動を制御するための、モーションコントロールシステムの複数のパラメータのデフォルト値セットを決定する段階と、会話動作モード、または、ＮＣ動作モードによってパーツについての所望の配置を受信する段階と、モーションコントロールシステムの複数のパラメータのデフォルト値セットに基づき、工作機械システムを移動させ、パーツを機械加工する間に少なくとも第１の動作を実行する段階と、を備える。
本開示のさらなる他の例示的実施形態では、パーツを機械加工する工作機械システムの移動を制御する方法が提供される。方法は、モーションコントロールシステムの複数のパラメータの第１の値セットと、可能な値の範囲を有するＳＦＱパラメータの第１の値とを関連付ける段階と、モーションコントロールシステムの複数のパラメータの第２の値セットと、ＳＦＱパラメータの第２の値とを関連付ける段階と、ＳＦＱパラメータの第１の所望の値を受信する段階と、ＳＦＱパラメータの第１の所望の値に基づき、ＳＦＱパラメータの第１の値に関連付けられたモーションコントロールシステムの複数のパラメータの第１の値セット、および、ＳＦＱパラメータの第２の値に関連付けられたモーションコントロールシステムの複数のパラメータの第２の値セットから、工作機械システムの移動を制御するための、モーションコントロールシステムの複数のパラメータの第３の値セットを決定する段階と、モーションコントロールシステムの複数のパラメータの第３の値セットに基づき、工作機械システムを移動させ、パーツを機械加工する間に少なくとも第１の動作を実行する段階と、ＳＦＱパラメータの第２の所望の値を受信する段階と、ＳＦＱパラメータの第２の所望の値に基づき、ＳＦＱパラメータの第１の値に関連付けられたモーションコントロールシステムの複数のパラメータの第１の値セット、および、ＳＦＱパラメータの第２の値に関連付けられたモーションコントロールシステムの複数のパラメータの第２の値セットから、工作機械システムの移動を制御するための、モーションコントロールシステムの複数のパラメータの第４の値セットを決定する段階と、モーションコントロールシステムの複数のパラメータの第４の値セットに基づき、工作機械システムを移動させ、パーツを機械加工する間に少なくとも第２の動作を実行する段階と、を備える。
本開示の他の例示的実施形態では、パーツを機械加工する工作機械システムの移動を制御する方法が提供される。方法は、可能な値の範囲を有するＳＦＱパラメータの第１の値セットに基づき、工作機械システムの移動を制御する複数のパラメータの第１の値セットを決定する段階と、複数のパラメータの第１の値に基づき、第１の工具を用いて少なくとも第１の動作を実行する段階と、第１の工具と、関連するＳＦＱパラメータの第２の値を有する第２の工具とを交換する段階と、ＳＦＱパラメータの第２の値に基づき、工作機械システムの移動を制御するための、複数のパラメータの第２の値セットを決定する段階と、複数のパラメータ第２の値セットに基づき、第２の工具を用いて、少なくとも第２の動作を実行する段階と、を備える。
本開示の他の例示的実施形態では、パーツを機械加工する工作機械システムの移動を制御する方法が提供される。方法は、可能な値範囲を有するＳＦＱパラメータの第１の値に基づき、工作機械システムの移動を制御するための、複数のパラメータの第１の値セットを決定する段階と、少なくとも第１の動作を実行する第１の工具を選択する段階と、第１の工具は、ＳＦＱパラメータの関連値を有するかどうかを決定する段階と、第１の工具を用いて少なくとも第１の動作を実行する段階と、を備え、第１の工具がＳＦＱパラメータの関連値を有する場合、ＳＦＱパラメータの関連値に基づき、工作機械システムの移動を制御するための、複数のパラメータの第２の値セットを決定し、第１の工具がＳＦＱパラメータの関連値を有さない場合、ＳＦＱパラメータの第１の値に基づき、工作機械システムの移動を制御するための、複数のパラメータの第１の値セットを用いる。
本開示のさらなる例示的実施形態は、装置２８。少なくとも１つの工具を用いてパーツを機械工作する装置が提供される。装置は、フレームと、フレームにより支持され、フレームに対して移動可能であり、パーツを支持する可動サポートと、フレームにより支持され、パーツに対して移動可能であり、少なくとも１つの工具に結合される工作機械スピンドル）と、工作機械スピンドル、および、可動サポートに結合されるモーションコントロールシステムと、少なくとも１つのディスプレイ、および、少なくとも１つの入力部材を含み、モーションコントロールシステムに結合されるユーザインターフェースと、を備え、モーションコントロールシステムは、工作機械スピンドル、および、可動サポートの制御された移動により、パーツの機械加工を実行する。ユーザインターフェースは、モーションコントロールシステムに結合され、モーションコントロールシステムは、ユーザインターフェースを介し、所望の配置と、ＳＦＱパラメータの少なくとも１つの値とを受信する。ユーザインターフェースは、会話モードを有し、オペレータは、所望の配置、および、表面仕上げパラメータ、および、ＮＣモードの少なくとも１つの値を特定する。ＮＣプログラムは、所望の配置を含み、ＳＦＱパラメータの少なくとも１つの値は、少なくとも１つの入力部材に供給される。モーションコントロールシステムは、ＳＦＱパラメータの少なくとも２つの値に関連する複数のパラメータの少なくとも２つの既知の値セットから、ＳＦＱパラメータの少なくとも１つの値に基づき、複数のパラメータの少なくとも１つの値セットを決定する。
本開示のさらなる他の例示的実施形態では、パーツを機械加工する工作機械システムの移動を制御するコンピュータ実行可能命令を有するコンピュータ可読媒体が提供される。コンピュータ実行可能命令は、ユーザインターフェースを介し受信されたＳＦＱパラメータのデフォルト値を格納させる命令と、ＳＦＱパラメータのデフォルト値に基づき、ＳＦＱパラメータの第１の値に関連するモーションコントロールシステムの複数のパラメータの第１の値セット、および、ＳＦＱパラメータの第２の値に関連するモーションコントロールシステムの複数のパラメータの第２の値セットから、工作機械システムの移動を制御するための、モーションコントロールシステムの複数のパラメータのデフォルト値セットを決定させる命令と、モーションコントロールシステムの複数のパラメータのデフォルト値セットに基づき、工作機械システムを移動させ、パーツを機械加工する間に少なくとも第１の動作を実行させる命令と、を備える。
本開示のさらなる他の例示的実施形態では、パーツを機械加工する工作機械システムの移動を制御するコンピュータ実行可能命令を有するコンピュータ可読媒体が提供される。コンピュータ実行可能命令は、可能な値の範囲を有するＳＦＱパラメータの第１の値に基づき、工作機械システムの移動を制御する複数のパラメータの第１の値セットを決定させる命令と、複数のパラメータの第１の値セットに基づき、第１の工具を用いて少なくとも第１の動作を実行させる命令と、第１の工具と、関連するＳＦＱパラメータの第２の値を有する第２の工具とを交換させる命令と、ＳＦＱパラメータの第２の値に基づき、工作機械システムの移動を制御するための、複数のパラメータの第２の値セットを決定させる命令と、複数のパラメータの第２の値セットに基づき、第２の工具を用いて少なくとも第２の動作を実行させる命令と、を備える。
本開示のさらなる他の例示的実施形態では、パーツを機械加工する工作機械システムの移動を制御するコンピュータ実行可能命令を有するコンピュータ可読媒体が提供される。コンピュータ実行可能命令は、可能な値の範囲を有するＳＦＱパラメータの第１の値に基づき、工作機械システムの移動を制御する複数のパラメータの第１の値セットを決定させる命令と、少なくとも第１の動作を実行する第１の工具を選択させる命令と、第１の工具は、ＳＦＱパラメータの関連値を有するかどうかを決定させる命令と、第１の工具を用いて少なくとも第１の動作を実行させる命令と、を備え、第１の工具がＳＦＱパラメータの関連値を有する場合、ＳＦＱパラメータの関連値に基づき、工作機械システムの移動を制御するための、複数のパラメータの第２の値セットを決定させ、第１の工具がＳＦＱパラメータの関連値を有さない場合、ＳＦＱパラメータの第１の値に基づき、工作機械システムの移動を制御するための、複数のパラメータの第１の値セットを用いさせる。
本発明の追加の特徴および利点は、本発明を実施するベストモードを例証している例示的実施形態の以下の詳細な説明の考察から、当業者には明らかであろう。
典型的なモーションコントロールシステムを表す。
典型的なモーションコントロールシステムを表す。
ＳＦＱパラメータの値と、ゲインパラメータなどのシステムパラメータ値との関係をグラフで示す。
第１のパラメータ値セットが特定されるユーザインターフェースの典型的なスクリーンを示す。
第２のパラメータ値セットが特定されるユーザインターフェースの典型的なスクリーンを示す。
典型的な工作機械システムを表す。
ＳＦＱパラメータのデフォルトパラメータ値が特定されるユーザインターフェースの典型的なスクリーンを示す。
ＳＦＱパラメータのデフォルトパラメータ値が特定されるユーザインターフェースの典型的なスクリーンを示す。
第１の工具に対してＳＦＱパラメータのパラメータ値が特定されるユーザインターフェースの典型的なスクリーンを示す。
典型的なＮＣプログラムの一部が表示されるユーザインターフェースの典型的なスクリーンを示す。
典型的なＮＣプログラムを示す。
荒削り加工対してＳＦＱパラメータの第１のデフォルトパラメータ値が特定され、仕上げ加工に対してＳＦＱパラメータの第２のデフォルトパラメータ値が特定されるユーザインターフェースの典型的なスクリーンを示す。
荒削り加工対して第１のＳＦＱパラメータ値が特定され、仕上げ加工に対して第２のＳＦＱパラメータ値が特定される会話プログラムのブロックのユーザインターフェースの典型的なスクリーンを示す。
会話プログラムにおける一のブロック範囲の荒削り加工用に対してＳＦＱパラメータの第１の値が特定され、会話プログラムにおける一のブロック範囲の仕上げ加工に対してＳＦＱパラメータの第２の値が特定されるユーザインターフェースの典型的なスクリーンを示す。
ＳＦＱパラメータの異なる値と整合した２つのパーツを示す。 ＳＦＱパラメータの異なる値と整合した２つのパーツを示す。
いくつかの図面を通じて、同じ参照符号は同じ構成要素を示す。
本願明細書に開示される実施形態が、本発明を以下の詳細な説明において開示される内容に厳密に制限されることは意図していない。むしろ、当業者が本発明の教示を利用できるように実施形態は選択され、説明されている。
図１を参照すると、所望の配置１４に基づき、パーツまたはモールドなどの所望の機械パーツを製造するための工作機械位置１２を生成することが可能なモーションコントロールシステム１０が提供される。工作機械位置は、工作機械システムの軸のそれぞれに沿った位置に対応する。例えば、図６の工作機械システム２００は、５つの軸を含み、パーツまたは工具は当該軸に沿ってさまざまな位置に移動できる。モーションコントロールシステム１０は、１つ以上のユーザが特定可能な表面仕上げ品質（ＳＦＱ）パラメータ値１６に基づき、工作機械位置１２を生成する。本願明細書において説明するように、ＳＦＱパラメータ値は、所望の機械パーツについての所望の表面仕上げ品質、または、所望の機械加工パーツについての所望の側面をユーザが特定できるようにする。ＳＦＱ値は、パーツ全体１８、機械パーツの作製中に実行されるさまざまな動作２０、機械加工されるパーツのさまざまな特徴２２、機械パーツを作製するのに用いられるさまざまな工具２４、および／または、それらの組合せに対して特定されてよい。本願明細書において説明されるように、ＳＦＱ値１６を用いることにより、モーションコントロールシステム１０は、高品質の表面仕上げコンポーネントをすばやく製造でき、ユーザは、ＳＦＱパラメータの１つ以上の値を特定することにより、表面仕上げをより良く制御できるようになる。
図２を参照すると、典型的なモーションコントロールシステム１００が示される。モーションコントロールシステム１００は、経路プランニングインターフェースコンポーネント１０２、表面仕上げインターフェースコンポーネント１０４、表面仕上げアルゴリズムコンポーネント１０６、軌道生成コンポーネント１０８、および、システムチューニングコンポーネント１１０を含むソフトウェアコンポーネントを有する。列挙されたさまざまなコンポーネントは、関数に基づき識別され、個別のコンポーネントになるようには要求されず、複数の方法で実装されてよい。一実施形態では、ソフトウェアコンポーネントは、ソフトウェアコンポーネントを実行することが可能な、コントローラによりアクセスできるコンピュータ可読媒体に格納される。一実施形態では、経路プランニングインターフェースコンポーネント１０２と、表面仕上げインターフェースコンポーネント１０４とは、非リアルタイムアプリケーションであり、表面仕上げアルゴリズムコンポーネント１０６、軌道生成コンポーネント１０８、および、システムチューニングコンポーネント１１０は、リアルタイムアプリケーションである。
経路プランニングインターフェースコンポーネント１０２、および、表面仕上げインターフェースコンポーネント１０４は、ユーザインターフェース１０３の一部である。ユーザインターフェース１０３は、図６に示すような工作機械システム２００のユーザとの対話を可能にする。典型的な工作機械システムは、一般に、少なくとも３軸の移動を含む。図６を参照すると、図示された工作機械システム２００は、ｘ軸２０２、ｙ軸２０４、移動可能なテーブル２０８の一部として提供される回転ｃ軸２０６、ｚ軸２１０、および、移動可能な工具サポート２１４の一部として提供される回転ｂ軸２１２を有する５軸工作機械システムである。工具サポート２１４は、所望の機械加工されるパーツを機械加工するのに用いられるモーションデバイス１１２を保持する工具スピンドル２２０を含む。典型的なモーションデバイスは、ドリル、リーマ、タップ、および、他の適切なモーションデバイスを含む。
モーションコントロールシステム１００は、ｘ軸２０２、ｙ軸２０４、ｃ軸２０６、ｚ軸２１０、および、ｂ軸２１２のそれぞれの移動を制御して、モーションコンポーネント１２０を介して移動可能なテーブル２０８の表面２１６に支持されるパーツを機械加工する。２つのＳＦＱパラメータ値１および１００については、本願明細書において説明されるように、ユーザインターフェース１０３を介し、ｘ軸２０２（図４および５参照）、ｙ軸２０４、ｃ軸２０６、ｚ軸２１０、および、ｂ軸２１２のそれぞれに対してゲインパラメータ１６２が特定される。
ユーザインターフェース１０３は、少なくとも１つの入力部材１０７、および、少なくとも１つの出力部材１０９をさらに含む。少なくとも１つの入力部材は、機械加工されるパーツに関係するユーザまたは他のソースから情報を受信するのに用いられる。典型的な入力部材１０７は、タッチスクリーン、キーボード、１つ以上のボタンまたはスイッチ、ＣＤドライブ、フロッピードライブ、コンピュータネットワーク（無線または有線）へのインターフェース、および、モーションコントロールシステム１００に情報を提供する他の適切なデバイスを含む。典型的な出力部材１０９は、ディスプレイ（タッチスクリーンなど）、ライト、プリンタ、および、情報を提示する他の適切なデバイスを含む。
モーションコントロールシステム１００の追加の詳細は、２００６年８月４日出願の、代理人整理番号ＨＵＲ−Ｐ１９６、米国仮特許出願第60/821,５１３号、発明の名称「表面仕上げ管理システムおよび方法」に開示されている。一実施形態では、ソフトウェアコンポーネントは、オブジェクト指向ソフトウェアコンポーネントである。他の実施形態では、ソフトウェアコンポーネントは、１９９５年９月２６日発行の米国特許第５，４５３，９３３号、発明の名称「ＣＮＣ制御システム」に基づき、その開示内容は、参照により本願明細書に明確に組み込まれる。
さらにソフトウェアコンポーネントは、２００６年８月４日出願の米国特許仮出願番号第６０／８２１、５０３、代理人整理番号ＨＵＲ−Ｐ１９７、発明の名称「工具中心点管理システムおよび方法」、２００６年８月４日出願の米国特許仮出願番号第６０／８２１、５２３、代理人整理番号ＨＵＲ−Ｐ１９８、発明の名称「工作機械制御のためのキネマティクス補償オブジェクト指向システムおよび方法」、および、２００６年８月４日出願の米国特許仮出願番号第６０／８２１、４８１、代理人整理番号ＨＵＲ−Ｐ１９９、発明の名称「工作使用管理システムおよび方法」に開示される機能を含み、その開示内容は、参照により本願明細書に明確に組み込まれる。
経路プランニングインターフェースコンポーネント１０２は、所望の配置についての情報を受信して、例えば工具などのモーションデバイス１１２を用いて生成する。所望の配置のソースに関わりなく、経路プランニングインターフェースコンポーネント１０２は、モーションデバイス１１２を用いて所望の配置をもたらす方法に関する情報１１４を軌道生成コンポーネント１０８に提供する。一実施形態では、情報１１４は、ライン、および、弧などの軌道と、送り速度とを含む。
一実施形態において、経路プランニングインターフェースコンポーネント１０２は、スタンドアロンＣＡＭパッケージで生成された配置情報を、例えば、ネットワークを介し、または、ポータブルコンピュータ可読媒体から受信する。一実施形態では、経路プランニングインターフェースコンポーネント１０２は、所望の配置を特定するプログラムファイルを受信する。一実施形態では、経路プランニングインターフェースコンポーネント１０２は、例えば、標準的なＧ＆Ｍコード言語、または、当該標準的なＧ＆Ｍコード言語に近い、国際規格化機構（ＩＳＯ）、または、電子工業会（ＥＩＡ）ＲＳ−２７４−Ｄに基づく派生語でしばしば表現されるＮＣプログラムを受信する。当該コード言語では、Ｇ、Ｍ、Ｆなどの文字により識別されるコードを用いる。コードは、一連の機械加工動作を定義してパーツ製造中の動作を制御する。軌道生成コンポーネント１０８は、パーツに対する工具の移動、工具に対するパーツの移動、および／または、工具およびパーツの両方の移動のいずれかによって、プログラムされた軌道に沿う１つ以上の工具の移動を実行する工作機械システム２００を制御するのにモーションコンポーネント１２０が用いる一連の電気信号にコードを変換する。
一実施形態において、経路プランニングインターフェースコンポーネント１０２は、ユーザインターフェースを介し、ユーザから配置情報を受信する。一例では、ユーザは、モーションコントロールシステム１００が第１のパーツを切断している間、ユーザインターフェース１０３を介し、第２のパーツをプログラムしてよい。典型的な経路プランニングインターフェースコンポーネントは、インディアナ州、インディアナポリス、ワンテクノロジーウェイに所在するＨｕｒｃｏ社から入手可能なＷＩＭＡＸブランドのインターフェースである。一例では、ユーザは、インターフェースを用いてデータブロックをプログラムすることにより、所望の配置を特定してよい。
モーションデバイス１１２は、所望の機械パーツを作製すべく、材料片から材料を取り出すのに用いられる１つ以上の工具に対応する。一実施形態では、複数の工具は、自動工具交換装置内で支持され、工具ステーションにおけるそれぞれの工具は、2006年8月4日出願の、米国特許仮出願第６０／８２１，４８１号、代理人整理番号ＨＵＲ−Ｐ１９９、発明の名称「工具使用管理システムおよび方法」に開示され、その開示内容は、その開示内容は、参照により本願明細書に明確に組み込まれる。
表面仕上げインターフェースコンポーネント１０４は、モーションデバイス１１２を用いて作り出す配置の所望の表面仕上げについての情報を受信する。本願明細書において説明するように、ユーザは、ＳＦＱパラメータの１つ以上の値を特定してよい。例えば、全体で１つのＳＦＱパラメータ値が特定されてよい。これにより、モーションコントロールシステム１００は、モーションデバイス１１２の動作全体の間に、パーツに対するモーションデバイス１１２の移動を制御して全体で１つのＳＦＱパラメータ値に概ね対応する表面仕上げ品質を維持できるようになる。さらに、ＳＦＱパラメータ値は、用いられる工具、実行される動作、および、機械加工される形状に基づき特定されてよい。一実施形態では、ユーザは、少なくとも１つのＳＦＱパラメータ値、工具経路、および、モーションコントロールシステム１００に対する工具の送り速度を提供する。表面仕上げアルゴリズムコンポーネント１０６は、この入力に働きかけ、サーボゲイン、および、加速度・ジャークパラメータをオンザフライで修正することにより、ＳＦＱパラメータの少なくとも１つの値によって特定される所望の表面仕上げを実現する。
一実施形態では、表面仕上げインターフェースコンポーネント１０４は、所望の表面仕上げ品質に基づき、例えば、ＰＩＤゲイン、フィードフォワードゲイン、修正されたコーナリングテーブルパラメータ値、および、リアルタイムフォローイング許容誤差などの、モーションコントロールシステム１００のパラメータについての修正されたゲインを提供する表面仕上げアルゴリズムコンポーネント１０６に情報１１６を提供する。
システムチューニングコンポーネント１１０は、ＰＩＤゲイン、フィードフォワードゲイン、加速度関連パラメータ、および、ジャーク関連パラメータのゲイン値の初期値集合を提供する。システムチューニングコンポーネント１１０は、ラインセグメント間を遷移するときに送り速度が衰えるのを制御する初期コーナリングテーブルパラメータ値をさらに提供する。
すでに知られているように、インディアナ州、インディアナポリス、ワンテクノロジーウェイに所在するＨｕｒｃｏ社から入手可能なＶＴＸ／ＨＴＸシリーズマシンニングセンターなどの所定のマシニングセンターは、工作機械を移動させる可動軸の要求された移動への機械応答を有する。所定のモーションデバイスは、要求された移動への応答も有する。一般的には、機械応答は、応答全体における支配的な因子であり、モーションデバイスのいかなる応答も無視できるほどのものである。このように、一実施形態では、表面仕上げアルゴリズムコンポーネント１０６は、用いられるモーションデバイス１１２に関わりなく、支配的な機会応答に基づき、ゲインパラメータを変更する。
一実施形態では、例えば、ＰＩＤゲインおよびフォードフォワードゲインなどの、特定のＳＦＱパラメータ値に基づくゲインパラメータの値は、以下のように計算される。複数のゲインパラメータの２セットの値が実験によって決定される。複数のゲインパラメータについての第１の値セットは、低ゲイン状態に対応する。低ゲイン状態では、モーションデバイス１１２は、パーツに対してよりゆっくりと移動し、加速度および方向の変化にはあまり反応しない。複数のゲインパラメータの第１の値セットは、所望の配置に合理的に従うモーションデバイス１１２の許容範囲内の移動を実現するよう選ばれるべきである。複数のゲインパラメータの第２の値セットは、高ゲイン状態に対応し、高ゲイン状態では、モーションデバイス１１２は、パーツに対してより速く移動し、加速度および方向の変化によく反応する。複数のゲインパラメータの第２の値セットは、高速化を伴う可能性がある機械応答を防止し、パーツに対するモーションデバイス１１２の行き過ぎを許容範囲レベル内にするか、または、モーションデバイス１１２が行き過ぎないように設定されるべきである。一実施形態では、複数のゲインパラメータの第１の値セットと、複数のゲインパラメータの第２の値セットとは、ステップ入力に対する工作機械システム２００の応答を監視することにより決定される。
複数のゲインパラメータの第１の値セットと、複数のゲインパラメータの第２の値セットとが決定されると、それらは、ＳＦＱパラメータ値１００と、ＳＦＱパラメータ値１とに対応するようそれぞれ設定される。これについては、図３において複数のパラメータのうちの第１のパラメータとして示されている。図３を参照すると、ポイント１５０は、ＳＦＱ値１と、複数のパラメータのうちの第１のパラメータについて実験的に決定されたゲインの第２のセットにおける特定の値とに対応する。ポイント１５２は、ＳＦＱ値１００、および、複数のパラメータの第１のパラメータについて実験的に決定されたゲインの第１のセットにおける特定の値に対応する。ＳＦＱパラメータの値と、複数のパラメータのうちの所定のパラメータとの対応を示すための同様のグラフが作成されてもよい。図３における曲線は、比例ゲインパラメータに対応してよい。
一実施形態では、１から１００までのＳＦＱパラメータ範囲内の可能な値である、ポイント１５０（ＳＦＱ＝１、ゲイン＝第２の値セットからのパラメータのパラメータ値）、および、ポイント１５２（ＳＦＱ＝１００、ゲイン＝第１の値セットからのパラメータのパラメータ値）は、ＳＦＱスケールまたは曲線１５４の終点における所定のゲインパラメータの値を定義する。関数１５４は、ポイント１５０およびポイント１５２を通るように定義されてよい。関数１５４は、１から１００までのＳＦＱパラメータ値に対応する第１のパラメータの値を決定するよう用いられる。一実施形態では、関数１５４は、１から１００までのＳＦＱパラメータ値について、第１のパラメータゲインの計算結果は、第２のゲインセットの第１のパラメータの値に少なくとも等しく、第１のゲインセットの第１のパラメータの値を超えないことを要求する。例示的な実施形態では、関数１５４は、図３に示されるような線形関数である。２つの終点であるポイント１５０（ＳＦＱ＝１、ゲイン＝第２の値セットからのパラメータのパラメータ値）、および、ポイント１５２（ＳＦＱ＝１００、ゲイン＝第１の値セットからのパラメータのパラメータ値）は、例えば、ＳＦＱ＝５０などのＳＦＱパラメータの中間値についての複数のパラメータのうちの第１のパラメータの第３の値を計算する基準として用いられるラインを定義する。
一実施形態では、ユーザは、ユーザインターフェース１０３を介し、複数のゲインパラメータについての第１の値セットと、複数のゲインパラメータについての第２の値セットとを特定する。一実施形態では、ユーザは、ＧＵＩユーザインターフェース１０３を介し、複数のゲインパラメータについての第１の値セットと、複数のゲインパラメータについての第２の値セットとを特定する。図４を参照すると、ユーザインターフェース１０３の典型的なスクリーン１６０が示されている。ゲインパラメータ１６２は、選択入力１６６（比例パラメータ１６８に対して示されている）を通じて設定されてよい。実例としては、選択入力１６６は、書き込みフィールドである。スライダを含む他の典型的な選択入力が用いられてよい。ゲインパラメータ１６２は、特定のＳＦＱパラメータ値１７０に対して特定される。実例としては、ゲインパラメータ１６２は、ＳＦＱパラメータ値１に対応する。同様に、ゲインパラメータ１６３は、図５では参照番号１７１であるＳＦＱパラメータ値１００に対して特定される。このように、ポイント１５０およびポイント１５２に対してゲインパラメータ値が確定される。
ユーザインターフェース１０３は、例えば工作機械システム２００などの工作機械システムのｘ軸についてのゲインパラメータ１６２のエントリを可能にすることに注目されたい。ＳＦＱパラメータによって設定可能な各パラメータに一対一で対応する追加関数１５４は、ｘ軸に対して確定されているばかりでなく、ユーザインターフェース１０３を介し、工作機械システム２００のｙ軸２０４、ｃ軸２０６、ｚ軸２１０、および、ｂ軸２１２についての同様のパラメータに対しても確定される。
一実施形態では、表面仕上げアルゴリズムコンポーネント１０６は、ＳＦＱパラメータ入力の値に基づき、直線相関を用いて、命令された加速度値およびジャークパラメータを決定する。ＳＦＱパラメータの値が大きいほど、加速度は大きくなる。加速度が大きいと機械のスループットは向上するが、表面仕上げ品質は低下する。また、加速度が小さいと、切断時間は長くかかるが、表面仕上げ品質は向上する。再び、命令された加速度・ジャークパラメータの値は、機械の両極値の設定で決定される。これらの両極値は、ＳＦＱパラメータ範囲の値の終点に割り当てられる。
図４を参照すると、加速度パラメータ値１７４は、ＳＦＱパラメータ値１に対して特定される。図５を参照すると、加速度パラメータ値１７６は、ＳＦＱパラメータ値１００に対して特定される。さらに、値は、ジャークに関連するＳ曲線のＴ１時に対して特定される。Ｔ１時は、到達すべき定加速度の時間間隔に対応する。図４を参照すると、Ｓ曲線のＴ１時のパラメータ値１７８は、ＳＦＱパラメータ値１に対して特定される。図５を参照すると、Ｓ曲線のＴ１時のパラメータ値１８０は、ＳＦＱパラメータ値１００に対して特定される。ＳＦＱ範囲の終点を通る関数に基づき、中間ＳＦＱパラメータ値に対する加速度・ジャークの値が見出されうる。一実施形態では、関数は、線形関数である。ゲインパラメータの値と同様に、加速度・ジャークパラメータの値は、ユーザインターフェース１０３を介し、ｘ軸２０２、ｙ軸２０４、ｃ軸２０６、ｚ軸２１０、および、ｂ軸２１２のそれぞれの２つのＳＦＱエンドポイントに対して特定される。
コーナリングテーブルパラメータもＳＦＱパラメータの値に基づき調整される。コーナリングテーブルのパラメータ、実例としては、以下のパラメータＡ、Ｂ、および、Ｃは、ＳＦＱパラメータ値の範囲について選ばれる。方程式（１）に示すように、所定のＳＦＱパラメータ値のスローダウンした送り速度閾値が決定されてよい。一実施形態では、係数Ａは、ＳＦＱパラメータ値に基づき、線形関数であるスローダウンした送り速度閾値に結果としてなる、ゼロに設定される。
コーナリングアルゴリズムは、まず、スローダウンした送り速度閾値を計算し、次に、各軸のコーナー送り速度を計算し、個々の軸コーナー送り速度すべての最小値である最終的なコーナー送り速度を決定する。コーナーの角度は、単位方向ベクトルの値が暗に示している。
スローダウン閾値の方程式は、
Figure 2009545826
 である。ただし、ＡＢＣは、パラメータで表されるコーナリング係数であり、ｘ＝ＳＦＱ／１００である。その場合ユーザは、ＳＦＱ値（１から１００）を選択済みである。
各軸のコーナー送り速度の方程式は、
Figure 2009545826
 である。ただし、ｕは、所定の軸についての次の移動の単位方向ベクトルであり、ｖは、所定の軸についての最後の移動の単位方向ベクトルである。
最終コーナー送り速度は、個々の軸コーナー送り速度それぞれについての最小値である。
Figure 2009545826
軌道生成コンポーネント１０８が位置決め点、または、理想的な軌道をモーションデバイスに提供することにより、所望の配置が作り出される。データの平滑化を含むさまざまな技術が位置決め点を決定するために用いられる。本願明細書で説明されるように、ユーザは、位置決め点が真の所望の位置とは異なりうる度合いを事実上変更する効力がある平滑化パラメータを特定してよい。
データの平滑化により、経路プランニングインターフェースコンポーネント１０２から受け取ったパーツプログラムデータは、モーションコントロールシステム１００のモーションコンポーネント１２０で用いられる高品質モーションデータに変換される。ポリゴン近似を用いて複雑なパーツ配置を表すレガシーパーツプログラムによる受信されたデータの平滑化は、特に有益でありうる。平滑化により、位置決め点を所望の許容範囲内に維持しつつ、ポリゴン近似のファセット形成を最小限に留めることができる。
平滑化許容範囲パラメータの値は、内部位置データが本来の工具経路から逸脱しうる最大距離に対応する。許容範囲値が大きいほど、軌道生成コンポーネント１０８は、より柔軟性をもって工具経路を平滑化するようになる。しかしながら、平滑化許容範囲パラメータの値は、軌道生成コンポーネント１０８によってパーツの意図された配置が損なわれるほど大きくてはならない。この技術は、より滑らかな速度、より滑らかな加速度、より優れた送り速度制御、および、より優れた表面仕上げを実現するという利点を有する。一実施形態では、軌道生成コンポーネント１０８によるデータの平滑化は、平滑化イネーブルパラメータ、および、平滑化許容範囲パラメータの２つのパラメータによって制御される。一実施形態では、軌道生成コンポーネント１０８によるデータの平滑化は、平滑化許容範囲パラメータ単独で制御される。平滑化許容範囲パラメータがゼロ値の場合、軌道生成コンポーネント１０８によるデータ平滑化はディセーブルとされ、工具経路は、オリジナルのパーツプログラムから修正されない。一実施形態では、平滑化許容範囲パラメータ値は、ディセーブルの場合、０．０００２インチから０．００１０インチの範囲にある。平滑化許容範囲パラメータ値は、図７、８、および、１２に示すように、ユーザによって特定されてよい。
軌道生成コンポーネント１０８によって用いられるさまざまな技術の追加の詳細は、２００５年３月２３日に出願の米国特許仮出願第６０／６６４，３９８号、代理人整理番号ＨＵＲ−Ｐ０１２６、発明の名称「軌道モーションコントロール方法」、２００６年３月２３日に出願の米国特許出願第１１／２７７，２８６号、代理人整理番号ＨＵＲ０１２６−０１、発明の名称「曲率制御されたデータ平滑化方法」、２００６年３月２３日に出願の米国特許出願第１１／２７７，２９１号、代理人整理番号ＨＵＲ０１２６−０２、発明の名称「適応型切断送り速度制御の適応型ルックアヘッドの実行方法」、および、２００６年３月２３日に出願の米国特許出願第１１／２７７，３０５号、代理人整理番号ＨＵＲ０１２６−０３、発明の名称「許容範囲に基づく軌道プランニング方法」において開示され、その開示内容は、参照により本願明細書に明確に組み込まれる。
モーションコンポーネント１２０は、モーションコントロールカード、サーボドライバ、エンコーダ、および、モーションデバイス１１２を調整された方法で移動させる他の要素などの、さまざまな要素を含む。ハードウェアコンポーネント、ＭＥＩ／ＸＭＰモーションボード、Ｈｕｒｃｏ ＲＭＢ、サーボドライバ、および、エンコーダは、インディアナ州、インディアナポリス、ワンテクノロジーウェイに所在するＨｕｒｃｏ社から入手可能なＵＬＴＩＭＡＸブランドのシステムにおいて用いられている。
モーションコンポーネント１２０は、工作機械システム２００の軸の１つ以上の移動を通じ、パーツに対してモーションデバイス１１２が移動する際に、軌道生成コンポーネント１０８により提供される位置決め点、時間情報、および、速度と、表面仕上げアルゴリズムコンポーネント１０６により提供される情報とを用いる。一実施形態では、モーションコンポーネント１２０は、モーションデバイス１１２の移動を制御して、モーションデバイス１１２の位置を特定の許容範囲内、または、軌道生成コンポーネント１０８により提供される位置決め点からの許容範囲内に維持する。許容範囲（制限）に基づき送り速度を設定する方法を含む、許容範囲に基づくモーションコントロールシステムは、米国特許第６，２４２，８８０号に開示され、その開示内容は、参照により本願明細書に明確に組み込まれる。
図７を参照すると、ユーザインターフェース１０３の典型的なスクリーン３００が示されている。ユーザインターフェース１０３のスクリーン３００は、ユーザがＳＦＱパラメータの値を特定できるようにする選択入力３０２を含む。注釈３０４に示すように、選択入力３０２により特定されるＳＦＱパラメータ値は、ＳＦＱパラメータのデフォルト値である。デフォルト値は、他の値がない場合に用いられる。
ユーザインターフェース１０３のスクリーン３００は、注釈３０８で示されるような、軌道生成コンポーネント１０８の平滑化許容範囲パラメータの値に対応する選択入力３０６も含む。平滑化許容範囲機能を無効にするには、選択入力３０６によってゼロ値が指定される必要がある。
図８を参照すると、ユーザインターフェース１０３の別のスクリーン３１０が示されており、ＳＦＱパラメータのデフォルト値、および、平滑化許容範囲値を指定している。ユーザインターフェース１０３のスクリーン３１０は、ＳＦＱパラメータのデフォルト値が指定される第１の選択入力３１２を含む。選択入力３１２は、ユーザがＳＦＱパラメータの所望の値を書き込むことができる第１の選択モード３１４と、ユーザがスライダ３１８をドラッグしてＳＦＱパラメータの所望の値を特定する第２の選択モード３１６とを含む。
ユーザインターフェース１０３のスクリーン３１０は、平滑化イネーブルパラメータに対応する選択入力３２０をさらに含む。図８に示すように、選択入力３２０が選択されると、平滑化イネーブルパラメータを無効にすることが示される。軌道生成コンポーネント１０８についての平滑化許容範囲パラメータの値を特定すべく、他の選択入力３２４が提供される。
ユーザインターフェース１０３のスクリーン３００および３１０は、ＳＦＱパラメータのデフォルト値を提供する選択入力を示す。モーションコントロールシステム１００は、会話動作モード、および、ＮＣ動作モードの２つの動作モードのうちの１つで動作してよい。会話動作モードでは、ユーザは、プログラミングセッション中、ユーザインターフェース１０３の１つ以上のスクリーンによって表示され、ユーザは、ユーザインターフェース１０３を介し、機械加工されるパーツの所望の配置をプログラムし、ＳＦＱパラメータの１つ以上の値を特定してよい。一例では、ユーザは、機械加工されるパーツの所望の配置を生み出す、さまざまなモーションデバイス１１２による複数の動作を定義することにより、機械加工されるパーツの所望の配置をプログラムする。ＮＣ動作モードでは、所望の配置に関連する命令、および、ＳＦＱパラメータの値を特定する１つ以上の命令を含むＮＣプログラムが提供される。図１１に示されるようなＮＣプログラムの場合、ＳＦＱパラメータのデフォルト値は、所定のコード、実例としては、変更パラメータコードＧ５．３により特定されてよい。会話動作モード、および、ＮＣ動作モードのどちらもＳＦＱパラメータのデフォルト値を考慮し、ＳＦＱパラメータについての他の特定の値がない場合は、当該デフォルト値を用いる。
さらに、会話動作モード、および、ＮＣ動作モードのどちらも、マシニングセンター２００が所定の工具を用いている場合は、工具ライブラリの当該所定の工具に対して特定されるＳＦＱパラメータの値を用いてよい。図９を参照すると、インターフェース１０３用の工具セットアップスクリーン３３０が示されている。工具の名前は、選択入力３３２により特定されてよい。工具固有ＳＦＱパラメータ値を特定する能力は、選択入力３３４を介して提供される。「イネーブルＧ５．３ＳＦＱ」がＹＥＳに設定される場合、当該工具が用いられているときは、Ｇ５．３ＳＦＱ値が自動的に設定される。実例としては、工具固有ＳＦＱパラメータ値が選択される。工具に固有のＳＦＱパラメータの値は、選択入力３３６により特定される。実例としては、値は、２０に設定される。この値は、工具１９への工具変化が起きる場合に適用されるだろう。一実施形態では、ＳＦＱパラメータの異なる値は、工具により実行される動作タイプに基づき、当該工具に対して設定される。典型的な動作タイプは、荒削り、および、仕上げを含む。
図１０を参照すると、ユーザインターフェース１０３のスクリーン３４０が示されており、Ｇ＆Ｍコード言語でプログラムされたＮＣプログラム３４２が編集されているところである。一実施形態では、ＮＣプログラム３４２は、ユーザインターフェース１０３を介してロードされる。ＳＦＱパラメータの値は、コード３４４、実例では、「Ｇ５．３Ｐ１００」によってＮＣプログラムに設定される。コード３４４は、ＳＦＱパラメータの値を１００に設定する。このように、コードセクション３４６は、例えばプログラムデフォルトパラメータなどのＳＦＱパラメータの前の値に関連付けられ、コードセクション３４８は、ＳＦＱパラメータの値１００に関連づけられるだろう。再び、コード３５０は、ＳＦＱパラメータの値を、実例では１に変更する。コードセクション３５２は、ＳＦＱパラメータの値１に関連付けられるだろう。
一実施形態では、複数のＳＦＱパラメータ値が提供される場合に、使用する特定のＳＦＱパラメータ値を決定するために階層システムが用いられる。例えば、全体のまたはデフォルトＳＦＱパラメータ値７０は、第１の工具についての工具固有ＳＦＱパラメータ値３０と共に特定されてよい。このシナリオでは、全体のＳＦＱパラメータ値は、工具固有ＳＦＱパラメータ値が用いられるポイントで第１の工具が選択されない場合に用いられる。さらに、階層の例は、以下の表１で示される。
表１を参照すると、さまざまな例におけるＳＦＱパラメータの支配的な値を示すいくつかのシナリオが示される。
表１ ＮＣプログラムのＳＦＱ優先順位
Figure 2009545826
表１における第１および第２列は、プログラム開始時におけるＳＦＱパラメータの値を特定する。第１の列に示すように、現在の工具がＳＦＱパラメータについて関連値を有する場合、ＳＦＱパラメータは、当該関連値に設定される。第２の列に示すように、現在の工具がＳＦＱパラメータの関連値を有していなければ、ＳＦＱパラメータは、プログラムデフォルト値として特定されるＳＦＱパラメータのデフォルト値に設定される。
表の第３から第６列は、工具変化の遷移に対応する。第３の列に示されるように、新しい工具は、ＳＦＱパラメータの特定値を有する。この状況では、ＳＦＱパラメータの前の値に関わらず、ＳＦＱパラメータは、新しい工具に固有の値と等しく設定される。第４列に示すように、現在の工具も新しい工具も、ＳＦＱパラメータの関連値を持たず、Ｇ５．３コードなどの、プログラムリストに設定されたＳＦＱパラメータの値も持たない。この状況では、ＳＦＱパラメータの値は、プログラムデフォルト値として特定されたＳＦＱパラメータのデフォルト値のままである。
第５列に示されるように、現在の工具は、ＳＦＱパラメータの特定の値を有し、新しい工具は、ＳＦＱパラメータの特定の値を有さない。このように、最後のＳＦＱパラメータの設定は、前の工具に関連する値であった。この値は、前の工具に固有である。この状況では、プログラムコマンドによって何の値も設定されない場合、ＳＦＱパラメータの値は、コマンド、または、プログラムデフォルト値として特定されるＳＦＱパラメータのデフォルト値により、ＮＣプログラム内で特定されるＳＦＱパラメータの最後の値に戻る。
第６列に示されるように、現在の工具は、ＳＦＱパラメータの特定の値を有しても有さなくてもよく、新しい工具は、ＳＦＱパラメータの特定の値を有さない。このように、最後のＳＦＱパラメータの設定は、前の工具の値であるか、または、何も特定されなかった場合、プログラムコマンドからの値であった。この状況では、ＳＦＱパラメータの値は、プログラムコマンドによりＮＣプログラム内で特定されるＳＦＱパラメータの最後の値に戻る。
第７列で示されるように、ＳＦＱパラメータの新しい値は、プログラムコマンドにより設定される。現在の工具がＳＦＱパラメータの特定の値を有しているか否かに関わらず、プログラムコマンドからのＳＦＱパラメータの値を制御する。
図１１を参照すると、典型的なＮＣプログラム３６０が提示されている。注釈行３６２で述べられているように、ＳＦＱパラメータのシステムデフォルト値は、値６０に設定される。したがって、何の変化もない場合、プログラム３６０に記述される処理は、ＳＦＱパラメータ値６０に関連するだろう。注釈行３６４では、工具１は、関連するＳＦＱパラメータ７５を有する。注釈行３６６では、工具２は、関連するＳＦＱパラメータ２５を有する。注釈行３６８のグループにより示されるように、工具３も工具４もＳＦＱパラメータの特定の値をもたない。
ライン３７０では、工具４は、工作機械システム２００のスピンドル２２０にロードされるよう要求される。注釈行３６８に戻り、工具４は、ＳＦＱパラメータの特定の値をもたない。このように、ＳＦＱパラメータのデフォルトプログラム値を制御する。
そして、ライン３７２は、工具４を有する工作機械システム２００により実行される。ライン３７４では、工具１は、工具４に代わり、工作機械システム２００のスピンドル２２０にロードされるよう要求される。注釈行３６４に示されるように、工具１は、ＳＦＱパラメータの特定の値を有する。このように、ライン３７６は、工具１に固有のＳＦＱパラメータ値７５を用いて工作機械システム２００により実行される。
ライン３７８では、ＳＦＱパラメータの値に対しプログラム変更が行われる。工具１についてのＳＦＱパラメータの工具固有値が７５であっても、ＳＦＱパラメータの値は、８０に設定される。このように、ライン３８０は、ＳＦＱパラメータ値８０を用いて工作機械システム２００により実行される。
ライン３８２において、他の工具に変更される。工作機械システム２００のスピンドル２２０に工具２がロードされるよう要求される。注釈行３６６で示されるように、工具２は、ＳＦＱパラメータの特定の値を有する。このように、ライン３８４は、ＳＦＱパラメータ値２５を用いて工作機械システム２００により実行される。
ライン３８６において、他の工具に変更される。工作機械システム２００のスピンドル２２０に工具３がロードされるよう要求される。注釈行３６８で示されるように、工具３は、ＳＦＱパラメータの特定の値をもたない。このように、ライン３８８は、ＳＦＱパラメータ値８０（ライン３７８におけるＳＦＱパラメータ値の最後のプログラムコマンド値）を用いて工作機械システム２００により実行される。
ライン３９０では、ＳＦＱパラメータの値に対しプログラム変更が行われる。ＳＦＱパラメータの値は、４０に設定される。このように、ライン３９２は、ＳＦＱパラメータ値４０を用いて工作機械システム２００により実行される。
ライン３９４において、他の工具に変更される。工作機械システム２００のスピンドル２２０に工具４がロードされるよう要求される。注釈行３６８で示されるように、工具４は、ＳＦＱパラメータの特定の値をもたない。このように、ライン３９６は、ＳＦＱパラメータ値４０（ライン３９０におけるＳＦＱパラメータ値の最後のプログラムコマンド値）を用いて工作機械システム２００により実行される。
一実施形態では、ユーザは、ＳＦＱパラメータの複数のプログラムデフォルト値を特定してよい。図１２を参照すると、会話動作モードにおけるプログラミングセッションの一例では、スクリーン４００が提示され、荒削り加工についての第１のＳＦＱパラメータ値は、選択入力４０２により選択され、仕上げ加工についての第２のＳＦＱパラメータ値は、選択入力４０４により選択されうる。選択入力４０６は、軌道生成コンポーネント１０８の平滑化許容範囲の値を特定するために提供される。
さらなる例では、ユーザは、第１の工具について第１のＳＦＱパラメータ値を、また、第２の工具について第２のＳＦＱパラメータ値を特定してよい。さらに、第１の工具および第２の工具のそれぞれは、例えば、荒削り、または、仕上げなどの実行される動作によって、複数のＳＦＱパラメータ値を有してよい。またさらなる例では、ユーザは、例えば、表面など、配置の所定の形状について第１のＳＦＱパラメータ値を特定してよい。
会話動作モードで選択されるミリングブロック、回転ブロック（輪郭、円、フレーム）、および、他の適切なブロックにおけるそれぞれ有効な動作（荒削り、および、仕上げ）に対して別々のＳＦＱ値が設定されてよい。この例は、図１３におけるユーザインターフェース１０３のスクリーン４２０に示されている。図１３では、注釈４２２によって示されるように、会話動作モードにおけるプログラミングセッション中に、ミル輪郭動作ブロックが定義されている。選択入力４２４では、配置パラメータが提供される。ミル輪郭ブロックにおける荒削り加工のＳＦＱパラメータの値は、選択入力４２６によって特定される。ミル輪郭ブロックにおける仕上げ加工のＳＦＱパラメータの値は、選択入力４２８によって特定される。
会話動作モードにおける掃引面動作も、ＳＦＱ値がくぼみの境界として設定される場合は、くぼみ荒削りおよび仕上げについて別々のＳＦＱ値を有してよい。掃引面関数により、ユーザは、二次元表面を定義でき、それから輪郭に沿って表面を掃引することにより、１つの会話データブロック内に複雑な三次元配置を作り出す。一例では、ユーザは、くぼみの壁面を定めてよい。
会話動作モードは、変更パラメータブロックも有する。変更パラメータブロックは、その後に生成されるいかなる新しいブロックのＳＦＱパラメータ値も変更する。
新しいＳＦＱは、図１４の変更表面仕上げ品質スクリーン４４０に示される、会話動作モードでのプログラム内の複数の連続するブロックにおける荒削りおよび仕上げ加工に対して設定されうる。図１４を参照すると、選択入力４４２は、開始ブロックを特定するために提供され、選択入力４４４は、終了ブロックを特定するために提供される。実例としては、ブロック４で始まり、ブロック８で終るすべてのブロックは、変更されるだろう。
選択入力４４６がスクリーン４４０に提供されることにより、ユーザは、選択入力４４２および４４４を用いて選択されるブロックの荒削りＳＦＱパラメータ値を変更するよう選択してよい。選択入力４４６によって「Ｙｅｓ」が選択された場合、選択入力４４８がアクティブになり、ユーザは、ＳＦＱパラメータの新しい値を特定してよい。選択入力４４８は、ユーザがＳＦＱパラメータの所望の値を書き込むことができる第１の選択モード４５０と、ユーザがスライダ４５３をドラッグしてＳＦＱパラメータの所望の値を特定する第２の選択モード４５２とを含む。一実施形態では、選択モード４５０のみが提示される。
選択入力４５４がスクリーン４４０に提供されることにより、ユーザは、選択入力４４２および４４４を用いて選択されるブロックの仕上げＳＦＱパラメータ値を変更するよ選択してよい。選択入力４５４によって「Ｙｅｓ」が選択された場合、選択入力４５６がアクティブになり、ユーザは、ＳＦＱパラメータの新しい値を特定してよい。選択入力４５６は、ユーザがＳＦＱパラメータの所望の値を書き込むことができる第１の選択モード４５８と、ユーザがスライダ４６２をドラッグしてＳＦＱパラメータの所望の値を特定する第２の選択モード４６０とを含む。一実施形態では、選択モード４５８のみが提示される。
図１４に示す例では、ブロック４から８の荒削りＳＦＱパラメータ値は、値８０変更され、ブロック４から８の仕上げＳＦＱパラメータ値は、同じままである。
ユーザは、ＳＦＱパラメータ値についての値を多くの異なる方法で特定してよい。一実施形態では、ＳＦＱパラメータの値は、ユーザインターフェースを介して提供される。他の実施形態では、表面仕上げパラメータの値は、例えばネットワークを介し、モーションコントロールシステム１００により受信されるパーツプログラムの一部として提供される。
モーションコントロールシステム１００により機械加工される（作り出される）配置のさまざまな例は、２００６年８月４日に出願の米国特許仮出願第６０／８２１，５１３号、代理人整理番号ＨＵＲ−Ｐ１９６、発明の名称「表面仕上げ管理システムおよび方法」に示されている。一例が図１５Ａおよび図１５Ｂに示されており、パーツ５００の２つの例５１２、および、５１４がそれぞれ示されている。例５１２は、荒削り加工中はＳＦＱ値１００により機械加工され、仕上げ加工中はＳＦＱ値５０により機械加工された。例５１２を完成させるための実行時間は、２時間４９分１３秒であった。例５１４は、荒削り加工中はＳＦＱ値５０により機械加工され、仕上げ加工中もＳＦＱ値５０により機械加工された。例５１４を完成させるための実行時間は、３時間４１分１３秒であった。図１５Ａおよび１５Ｂに示すように、例５１２および５１４は、概ね同じ表面仕上げがなされている。しかしながら、荒削り加工中のＳＦＱパラメータ値を大きくすることにより、モーションデバイス１１２は、パーツに対してより速く移動でき、例５１２を機械加工するために必要な時間は、例５１４を機械加工するために必要な時間より約１時間少なかった。
参照により本願明細書に明確に組み込まれる米国特許仮出願第６０／８２１，５１３のソースコード付録は、一例示的実施形態を含む。
本発明を典型的な設計を有するものとして説明してきたが、本発明は、本開示の趣旨および範囲内でのさらなる修正が可能である。したがって、本出願は、一般法則を用いた本発明のいかなる変更、使用、または、適用を含むものと意図される。さらに、本出願においては、その程度の逸脱は、本発明が関係する周知または慣例的な実施の範囲内に収まるものと意図される。

Claims (35)

  1. パーツ（５００）を機械工作する工作機械システム（２００）を制御する方法であって、
    会話動作モードおよびＮＣ動作モードを有するモーションコントロールシステム（１０、１００）を提供する段階と、
    デフォルトＳＦＱ値を設定する段階と、
    前記デフォルトＳＦＱ値に基づき、第１のＳＦＱ値に関連する前記モーションコントロールシステム（１０、１００）の複数のシステムパラメータの第１の値セット、および、第２のＳＦＱ値に関連する前記モーションコントロールシステム（１０、１００）の前記複数のパラメータの第２の値セットから、前記工作機械システム（２００）の第１の軸に沿う移動を制御するための、前記モーションコントロールシステム（１０、１００）の前記複数のパラメータのデフォルト値セットを決定する段階と、
    前記会話動作モード、または、前記ＮＣ動作モードによって前記パーツ（５００）についての所望の配置（１１４）を受信する段階と、
    前記モーションコントロールシステム（１０、１００）の前記複数のパラメータの前記デフォルト値セットに基づき、前記工作機械システム（２００）を移動させ、前記パーツ（５００）を機械加工する間に少なくとも第１の動作を実行する段階と、
    を備える方法。
  2. 第３のＳＦＱ値を受信する段階と、
    前記第３のＳＦＱ値に基づき、前記第１のＳＦＱ値に関連する前記モーションコントロールシステム（１０、１００）の前記複数のパラメータの前記第１の値セット、および、前記第２のＳＦＱ値に関連する前記モーションコントロールシステム（１０、１００）の前記複数のパラメータの前記第２の値セットから、前記工作機械システム（２００）の前記第１の軸に沿う移動を制御するための、前記モーションコントロールシステム（１０、１００）の前記複数のパラメータの第３の値セットを決定する段階と、
    前記モーションコントロールシステム（１０、１００）の前記複数のパラメータの前記第３の値セットに基づき、前記工作機械システム（２００）を移動させ、前記パーツ（５００）を機械加工する間に少なくとも第２の動作を実行する段階と、
    をさらに備える、請求項１に記載の方法。
  3. 前記所望の配置（１１４）は、前記ＮＣ動作モードにおけるＮＣプログラムとして受信され、前記第３のＳＦＱ値は、前記ＮＣプログラムにおいて特定される、請求項２に記載の方法。
  4. 前記所望の配置（１１４）は、前記ＮＣ動作モードにおけるＮＣプログラムとして受信され、前記第３のＳＦＱ値は、前記ＮＣプログラムにおいて識別される第１の工具に関連する、請求項２に記載の方法。
  5. 前記所望の配置（１１４）は、前記会話動作モードにおけるプログラミングセッションを通じて受信され、前記第３のＳＦＱ値は、前記プログラミングセッション中に特定される、請求項２に記載の方法。
  6. 前記第３のＳＦＱ値は、動作のタイプに関連する、請求項５に記載の方法。
  7. 前記第３のＳＦＱ値は、荒削り加工に関連し、第４のＳＦＱ値は、仕上げ加工に関連する、請求項５に記載の方法。
  8. 前記第３のＳＦＱ値は、前記プログラミングセッション中に選択される第１の工具に関連する、請求項５に記載の方法。
  9. 前記第３のＳＦＱ値は、前記プログラミングセッション中に選択される第１の工具に関連し、第４のＳＦＱ値は、前記プログラミングセッション中に選択される第２の工具に関連する、請求項５に記載の方法。
  10. 前記第１の工具を選択する段階と、
    前記３のＳＦＱ値を割り当てる段階と、
    関連するＳＦＱ値を含まない第３の工具を選択する段階と、
    前記デフォルトＳＦＱ値に戻す段階と、
    をさらに備える、請求項９に記載の方法。
  11. 前記デフォルトＳＦＱ値に基づき、前記工作機械システム（２００）の移動を制御するための、前記モーションコントロールシステム（１０、１００）の前記複数のパラメータの前記デフォルト値セットを決定する段階は、
    前記複数のパラメータのそれぞれについて、前記第１のＳＦＱ値、および、前記モーションコントロールシステム（１０、１００）の前記複数のパラメータのうちの対応するパラメータの第１の値に対応する第１のポイント（１５０）と、前記第２のＳＦＱ値、および、前記モーションコントロールシステム（１０、１００）の前記複数のパラメータのうちの対応するパラメータの第２の値に対応する第２のポイント（１５０）とを有する表面仕上げ品質曲線（１５４）を確定する段階と、
    それぞれの前記表面仕上げ品質曲線（１５４）を補間することにより、前記複数のパラメータについての前記デフォルト値セットのそれぞれに値を割り当てる段階と、
    を含む、請求項１に記載の方法。
  12. 前記表面仕上げ品質曲線（１５４）のそれぞれは、ラインであり、前記補間は、線形補間である、請求項１１に記載の方法。
  13. パーツ（５００）を機械加工する工作機械システム（２００）の移動を制御する方法であって、
    モーションコントロールシステム（１０、１００）の複数のパラメータの第１の値セットと、可能な値の範囲を有するＳＦＱパラメータの第１の値とを関連付ける段階と、
    前記モーションコントロールシステム（１０、１００）の前記複数のパラメータの第２の値セットと、前記ＳＦＱパラメータの第２の値とを関連付ける段階と、
    前記ＳＦＱパラメータの第１の所望の値を受信する段階と、
    前記ＳＦＱパラメータの前記第１の所望の値に基づき、前記ＳＦＱパラメータの前記第１の値に関連付けられた前記モーションコントロールシステム（１０、１００）の前記複数のパラメータの前記第１の値セット、および、前記ＳＦＱパラメータの前記第２の値に関連付けられた前記モーションコントロールシステム（１０、１００）の前記複数のパラメータの前記第２の値セットから、前記工作機械システム（２００）の移動を制御するための、前記モーションコントロールシステム（１０、１００）の前記複数のパラメータの第３の値セットを決定する段階と、
    前記モーションコントロールシステム（１０、１００）の前記複数のパラメータの前記第３の値セットに基づき、前記工作機械システム（２００）を移動させ、前記パーツ（５００）を機械加工する間に少なくとも第１の動作を実行する段階と、
    前記ＳＦＱパラメータの第２の所望の値を受信する段階と、
    前記ＳＦＱパラメータの前記第２の所望の値に基づき、前記ＳＦＱパラメータの前記第１の値に関連付けられた前記モーションコントロールシステム（１０、１００）の前記複数のパラメータの前記第１の値セット、および、前記ＳＦＱパラメータの前記第２の値に関連付けられた前記モーションコントロールシステム（１０、１００）の前記複数のパラメータの前記第２の値セットから、前記工作機械システム（２００）の移動を制御するための、前記モーションコントロールシステム（１０、１００）の前記複数のパラメータの第４の値セットを決定する段階と、
    前記モーションコントロールシステム（１０、１００）の前記複数のパラメータの前記第４の値セットに基づき、前記工作機械システム（２００）を移動させ、前記パーツ（５００）を機械加工する間に少なくとも第２の動作を実行する段階と、
    を備える方法。
  14. 前記第１の値は、前記ＳＦＱパラメータの前記可能な値の範囲の第１の端に対応し、前記第２の値は、前記ＳＦＱパラメータの前記可能な値の範囲の第２の端に対応する、請求項１３に記載の方法。
  15. 前記複数のパラメータの前記第１の値セットと、前記複数のパラメータの前記第２の値セットとは、前記複数のパラメータの前記第１の値セットおよび前記複数のパラメータの前記第２の値セットをユーザインターフェース（１０３）を介し入力する段階によって特定される、請求項１４に記載の方法。
  16. 前記ＳＦＱパラメータの前記第１の所望の値に基づき、前記工作機械システム（２００）の移動を制御するための、前記モーションコントロールシステム（１０、１００）の前記複数のパラメータの前記第３の値セットを決定する段階は、
    前記複数のパラメータのそれぞれについて、前記ＳＦＱパラメータの前記第１の値、および、前記モーションコントロールシステム（１０、１００）の前記複数のパラメータのうちの対応するパラメータの第１の値に対応する第１のポイント（１５０）と、前記ＳＦＱパラメータの前記第２の値、および、前記モーションコントロールシステム（１０、１００）の前記複数のパラメータのうちの対応するパラメータの第２の値に対応する第２のポイント（１５０）とを有する表面仕上げ品質曲線（１５４）を確定する段階と、
    それぞれの前記表面仕上げ品質曲線（１５４）を補間することにより、前記複数のパラメータについての前記第３の値セットのそれぞれに値を割り当てる段階と、
    を含む請求項１３に記載の方法。
  17. 前記表面仕上げ品質曲線（１５４）は、ラインである、請求項１６に記載の方法。
  18. 前記ＳＦＱパラメータの前記第２の所望の値は、工具固有表面仕上げに対応する、請求項１３に記載の方法。
  19. 前記ＳＦＱパラメータの前記第２の所望の値は、第１の動作タイプに対応する、請求項１３に記載の方法。
  20. 前記動作タイプは、荒削り加工、または、仕上げ加工である、請求項１９に記載の方法。
  21. 前記ＳＦＱパラメータの前記第２の所望の値は、形状固有表面仕上げに対応する、請求項１３に記載の方法。
  22. パーツ（５００）を機械加工する工作機械システム（２００）の移動を制御する方法であって、
    可能な値の範囲を有するＳＦＱパラメータの第１の値セットに基づき、前記工作機械システム（２００）の移動を制御する複数のパラメータの第１の値セットを決定する段階と、
    前記複数のパラメータの前記第１の値に基づき、第１の工具を用いて少なくとも第１の動作を実行する段階と、
    前記第１の工具と、関連する前記ＳＦＱパラメータの第２の値を有する第２の工具とを交換する段階と、
    前記ＳＦＱパラメータの前記第２の値に基づき、前記工作機械システム（２００）の移動を制御するための、前記複数のパラメータの第２の値セットを決定する段階と、
    前記複数のパラメータ前記第２の値セットに基づき、前記第２の工具を用いて、少なくとも第２の動作を実行する段階と、
    を備える方法。
  23. 前記ＳＦＱパラメータの前記第１の値に基づき、前記工作機械システム（２００）の移動を制御するための、前記モーションコントロールシステム（１０、１００）の前記複数のパラメータの前記第１の値セットを決定する段階は、
    前記複数のパラメータのそれぞれについて、前記ＳＦＱパラメータの第３の値、および、前記モーションコントロールシステム（１０、１００）の前記複数のパラメータのうちの対応するパラメータの第３の値に対応する第１のポイント（１５０）と、前記ＳＦＱパラメータの第４の値、および、前記モーションコントロールシステム（１０、１００）の前記複数のパラメータのうちの対応するパラメータの第４の値に対応する第４のポイントとを有する表面仕上げ品質曲線（１５４）を確定する段階と、
    それぞれの前記表面仕上げ品質曲線（１５４）を補間することにより、前記複数のパラメータについての前記第１の値セットのそれぞれに値を割り当てる段階と、
    を含む、請求項２２に記載の方法。
  24. 前記表面仕上げ品質曲線（１５４）のそれぞれは、ラインである、請求項２３に記載の方法。
  25. パーツ（５００）を機械加工する工作機械システム（２００）の移動を制御する方法であって、
    可能な値範囲を有するＳＦＱパラメータの第１の値に基づき、前記工作機械システム（２００）の移動を制御するための、複数のパラメータの第１の値セットを決定する段階と、
    少なくとも第１の動作を実行する第１の工具を選択する段階と、
    前記第１の工具は、前記ＳＦＱパラメータの関連値を有するかどうかを決定する段階と、
    前記第１の工具を用いて前記少なくとも第１の動作を実行する段階と、
    を備え、
    前記第１の工具が前記ＳＦＱパラメータの前記関連値を有する場合、前記ＳＦＱパラメータの前記関連値に基づき、前記工作機械システム（２００）の移動を制御するための、前記複数のパラメータの第２の値セットを決定し、前記第１の工具が前記ＳＦＱパラメータの前記関連値を有さない場合、前記ＳＦＱパラメータの前記第１の値に基づき、前記工作機械システム（２００）の移動を制御するための、前記複数のパラメータの前記第１の値セットを用いる、方法。
  26. 前記ＳＦＱパラメータの前記関連値は、前記工作機械システム（２００）のユーザインターフェース（１０３）を介して修正可能な工具ライブラリ内に提供される、請求項２５に記載の方法。
  27. 少なくとも１つの工具を用いてパーツ（５００）を機械加工する装置であって、
    フレームと、
    前記フレームにより支持され、前記フレームに対して移動可能であり、前記パーツ（５００）を支持する可動サポート（２０８）と、
    前記フレームにより支持され、前記パーツ（５００）に対して移動可能であり、前記少なくとも１つの工具に結合される工作機械スピンドル（２２０）と、
    前記工作機械スピンドル（２２０）、および、前記可動サポートに結合されるモーションコントロールシステム（１０、１００）と、
    少なくとも１つのディスプレイ、および、少なくとも１つの入力部材を含み、前記モーションコントロールシステム（１０、１００）に結合されるユーザインターフェース（１０３）と、
    を備え、
    前記モーションコントロールシステム（１０、１００）は、前記工作機械スピンドル（２２０）、および、前記可動サポートの制御された移動により、前記パーツ（５００）の機械加工を実行し、
    前記モーションコントロールシステム（１０、１００）は、前記ユーザインターフェース（１０３）を介し、所望の配置（１１４）と、ＳＦＱパラメータの少なくとも１つの値とを受信し、
    前記ユーザインターフェース（１０３）は、オペレータが前記所望の配置（１１４）、および、前記ＳＦＱパラメータの前記少なくとも１つの値を特定する会話モードと、前記所望の配置（１１４）および前記ＳＦＱパラメータの前記少なくとも１つの値を含むＮＣプログラムが前記少なくとも１つの入力部材に供給されるＮＣモードとを有し、
    前記モーションコントロールシステム（１０、１００）は、前記ＳＦＱパラメータの前記少なくとも１つの値に基づき、前記ＳＦＱパラメータの少なくとも２つの値に関連する複数のパラメータの少なくとも２つの既知の値セットから、前記複数のパラメータの少なくとも１つの値セットを決定する、
    装置。
  28. 前記ＳＦＱパラメータ値の範囲は、前記複数のパラメータのそれぞれの可能性のある値の正規化範囲である、請求項２７に記載の装置。
  29. 前記複数のパラメータのそれぞれの値は、補間によって前記モーションコントロールシステム（１０、１００）が決定する、請求項２８に記載の装置。
  30. パーツ（５００）を機械工作する工作機械システム（２００）の移動を制御するコンピュータ実行可能命令を有する機械可読媒体であって、前記コンピュータ実行可能命令は、
    ユーザインターフェース（１０３）を介し受信されたＳＦＱパラメータのデフォルト値を格納させる命令と、
    前記ＳＦＱパラメータの前記デフォルト値に基づき、前記ＳＦＱパラメータの第１の値に関連する前記モーションコントロールシステム（１０、１００）の前記複数のパラメータの第１の値セット、および、前記ＳＦＱパラメータの第２の値に関連する前記モーションコントロールシステム（１０、１００）の前記複数のパラメータの第２の値セットから、前記工作機械システム（２００）の移動を制御するための、モーションコントロールシステム（１０、１００）の複数のパラメータのデフォルト値セットを決定させる命令と、
    前記モーションコントロールシステム（１０、１００）の前記複数のパラメータの前記デフォルト値セットに基づき、前記工作機械システム（２００）を移動させ、前記パーツ（５００）を機械加工する間に少なくとも第１の動作を実行させる命令と、
    を備える、コンピュータ可読媒体。
  31. 前記ＳＦＱパラメータの受信された第３の値に基づき、前記ＳＦＱパラメータの前記第１の値に関連する前記モーションコントロールシステム（１０、１００）の前記複数のパラメータの前記第１の値セット、および、前記ＳＦＱパラメータの前記第２の値に関連する前記モーションコントロールシステム（１０、１００）の前記複数のパラメータの前記第２の値セットから、前記工作機械システム（２００）の移動を制御するための、前記モーションコントロールシステム（１０、１００）の前記複数のパラメータの第３の値セットを決定させる命令と、
    前記モーションコントロールシステム（１０、１００）の前記複数のパラメータの前記第３の値セットに基づき、前記工作機械システム（２００）を移動させ、前記パーツ（５００）を機械加工する間に少なくとも第２の動作を実行させる命令と、
    をさらに備える、請求項３０に記載のコンピュータ可読媒体。
  32. パーツ（５００）を機械工作する工作機械システム（２００）の移動を制御するコンピュータ実行可能命令を有する機械可読媒体であって、前記コンピュータ実行可能命令は、
    可能な値の範囲を有するＳＦＱパラメータの第１の値に基づき、前記工作機械システム（２００）の移動を制御する複数のパラメータの第１の値セットを決定させる命令と、
    前記複数のパラメータの前記第１の値セットに基づき、第１の工具を用いて少なくとも第１の動作を実行させる命令と、
    前記第１の工具と、関連する前記ＳＦＱパラメータの第２の値を有する第２の工具とを交換させる命令と、
    前記ＳＦＱパラメータの前記第２の値に基づき、前記工作機械システム（２００）の移動を制御するための、前記複数のパラメータの第２の値セットを決定させる命令と、
    前記複数のパラメータの前記第２の値セットに基づき、前記第２の工具を用いて少なくとも第２の動作を実行させる命令と、
    を備える、コンピュータ可読媒体。
  33. ＳＦＱパラメータの第１の値に基づき、前記工作機械システム（２００）の移動を制御するための、前記複数のパラメータの第１の値セットを決定させる命令は、
    前記複数のパラメータのそれぞれについて、前記ＳＦＱパラメータの第３の値、および、前記モーションコントロールシステム（１０、１００）の前記複数のパラメータのうちの対応するパラメータの第３の値に対応する第１のポイント（１５０）と、前記ＳＦＱパラメータの第４の値、および、前記モーションコントロールシステム（１０、１００）の前記複数のパラメータのうちの対応するパラメータの第４の値に対応する第４のポイントとを有する表面仕上げ品質曲線（１５４）を確定させる命令と、
    それぞれの前記表面仕上げ品質曲線（１５４）を補間することにより、前記複数のパラメータについての前記第１の値セットのそれぞれに値を割り当てさせる命令と、
    を含む、請求項３２に記載のコンピュータ可読媒体。
  34. パーツ（５００）を機械工作する工作機械システム（２００）の移動を制御するコンピュータ実行可能命令を有する機械可読媒体であって、前記コンピュータ実行可能命令は、
    可能な値の範囲を有するＳＦＱパラメータの第１の値に基づき、前記工作機械システム（２００）の移動を制御する複数のパラメータの第１の値セットを決定させる命令と、
    少なくとも第１の動作を実行する第１の工具を選択させる命令と、
    前記第１の工具は、前記ＳＦＱパラメータの関連値を有するかどうかを決定させる命令と、
    前記第１の工具を用いて前記少なくとも第１の動作を実行させる命令と、
    を備え、
    前記第１の工具が前記ＳＦＱパラメータの前記関連値を有する場合、前記ＳＦＱパラメータの前記関連値に基づき、前記工作機械システム（２００）の移動を制御するための、前記複数のパラメータの第２の値セットを決定させ、前記第１の工具が前記ＳＦＱパラメータの前記関連値を有さない場合、前記ＳＦＱパラメータの前記第１の値に基づき、前記工作機械システム（２００）の移動を制御するための、前記複数のパラメータの前記第１の値セットを用いさせる、コンピュータ可読媒体。
  35. 前記ＳＦＱパラメータの前記関連値は、前記工作機械システム（２００）のユーザインターフェース（１０３）を介して修正可能な工具ライブラリ内に提供される、請求項３４に記載のコンピュータ可読媒体。
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