JP2021002194A - 数値制御装置、cnc工作機械、数値制御方法及び数値制御用プログラム - Google Patents

数値制御装置、cnc工作機械、数値制御方法及び数値制御用プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】加工プログラムに含まれる特徴形状の情報を読み取り、当該特徴形状の加工処理に適した制御指令を生成する。【解決手段】数値制御装置が、工具又はワークの移動を指令する加工プログラムから加工形状の特徴を検出する特徴検出部と、工具又はワークを駆動するサーボ制御装置のサーボパラメータ、加工プログラムから検出した前記加工形状の特徴、及び加工条件を規定する加工要求に基づいて、プログラム軌跡に対する加工軌跡の内回り量を求める関係式を算出する計算部と、関係式によって最適化した加工速度を決める決定部と、を備える。【選択図】図1

Description

本発明は、数値制御装置、CNC工作機械、数値制御方法及び数値制御用プログラムに関する。
加工プログラムに基づいて工具とワーク(被加工物)とを相対的に移動させ、ワークの加工を行なうように工作機械を制御する数値制御装置が知られている。
例えば、特許文献1には、数値制御装置が、NC加工プログラムを、2ブロックずつ先読みを行うプログラム読取手段と、NC加工プログラムを解析し、実行形式のデータに変換するプログラム解析手段と、2ブロックのうち、第1ブロックの単位ベクトルと第2ブロックの単位ベクトルによるコーナー角度αを算出し、このコーナー角度αに基づき、サーボ制御遅れによるコーナー誤差が許容範囲を超えるかどうかを判定し、超えると判定した場合、第1ブロックのデータにインポジションチェックを指示し、許容範囲内になるようにする形状判定手段と、実行形式のデータに基づきサーボ制御するとともに、第1ブロックのデータの処理が終了した時点でインポジションチェックを行うサーボ制御手段とを有することが記載されている。
また、特許文献2には、数値制御装置が、複数のブロックからなる加工プログラムを解析し、補間前加減速処理および補間後加減速処理を行って速度制御を行うことが記載されている。数値制御装置は、ブロック間に生じるコーナ部の加工時に補間後加減速の溜り量によって発生する内回り量の許容値を設定する許容内回り量設定部と、設定された許容内回り量と、予め設定された補間前加減速の加速度および補間後加減速の加減速時定数と、加工プログラムで指令されたコーナ前ブロックの指令経路の方向とコーナ後ブロックの指令経路の方向のなす方向転向角から、補間後加減速の溜り量によって発生する内回り量が許容内回り量以下になるようにコーナ部速度を算出するコーナ部速度計算部と、コーナ部の合成速度がコーナ部速度計算部により算出された速度となるように補間前加減速処理を行って補間データを作成する補間前加減速処理部と、補間データを加減速処理する補間後加減速処理部と、を有している。
特開平05−313729号公報 特開2013−069123号公報
数値制御装置が工作機械を制御する場合に、角又は円弧等の加工形状で、工具により加工される加工軌跡と、加工プログラムにより設定されるプログラム軌跡との間に誤差(内回り量と呼ばれる)が生ずる場合がある。この内回り量が増えると加工精度が低下する。一方、内回り量を低減させるために加工速度を低下させると加工サイクルタイムが増えるために効率が低下する。
また、加工速度を設定する場合には許容加速度等の加工要求を満たすことが求められる。
許容される内回り量以下で、許容加速度等の加工要求を満たす最適化された加工速度を設定し、加工精度と効率とを両立させることが望まれる。
(1) 本開示の第1の態様は、工具又はワークの移動を指令する加工プログラムから加工形状の特徴を検出する特徴検出部と、
前記工具又は前記ワークを駆動するサーボ制御装置のサーボパラメータ、前記加工プログラムから検出した前記加工形状の特徴、及び加工条件を規定する加工要求に基づいて、プログラム軌跡に対する加工軌跡の内回り量を求める関係式を算出する計算部と、
前記関係式によって最適化した加工速度を決める決定部と、
を備えた数値制御装置である。
(2) 本開示の第2の態様は、上記数値制御装置と、この数値制御装置から制御指令を受けて前記工具又は前記ワークを駆動する前記サーボ制御装置とを備えるCNC工作機械である。
(3) 本開示の第3の態様は、工具又はワークの移動を指令する加工プログラムから加工形状の特徴を検出し、
前記工具又は前記ワークを駆動するサーボ制御装置のサーボパラメータ、前記加工プログラムから検出した前記加工形状の特徴、及び加工条件を規定する加工要求に基づいて、プログラム軌跡に対する加工軌跡の内回り量を求める関係式を算出し、
前記関係式によって最適化した加工速度を決める、
数値制御装置の数値制御方法である。
(4) 本開示の第4の態様は、数値制御装置としてのコンピュータに、
工具又はワークの移動を指令する加工プログラムから加工形状の特徴を検出する処理と、
前記工具又は前記ワークを駆動するサーボ制御装置のサーボパラメータ、前記加工プログラムから検出した前記加工形状の特徴、及び加工条件を規定する加工要求に基づいて、プログラム軌跡に対する加工軌跡の内回り量を求める関係式を算出する処理と、
前記関係式によって最適化した加工速度を決める処理と、
を実行させる数値制御用プログラムである。
上記各態様によれば、許容される内回り量以下としつつ、許容加速度等の加工要求を満たす最適化された加工速度を設定することができ、加工精度と効率とを両立させた加工が可能となる。
本開示の一実施形態の数値制御装置を含むCNC工作機械の構成を示すブロック図である。 X軸サーボ制御装置の一構成例を示すブロック図である。 サーボ系の遅れによる誤差、補間後加減速による生ずる誤差及び形状誤差を説明するための図である。 CAM装置で設定されるプログラム指令点、プログラム指令点間の線分の長さL、トレランスHを示す説明図である。 数値制御装置の動作を示すプローチャートである。
以下、本開示の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
図1は、本開示の一実施形態の数値制御装置を含むCNC工作機械の構成を示すブロック図である。
図1に示すように、CNC工作機械10は、CNC(Computerized Numerical Control)装置等の数値制御装置300及びサーボ制御装置400を備えている。CAD装置100はCAM装置200に接続され、CAM装置200は数値制御装置300に接続されている。サーボ制御装置400はモータ501、及びモータ502を制御する。
CAD装置100は、コンピュータの画面上に製図を行うCADソフトウェアを、CPUを用いて動作させる。被加工物(ワーク)は2次元CAD又は3次元CADで製図が行われる。2次元CADを用いる場合には、X、Yの平面上に、加工物の正面図、上面図、側面図等を作製する。3次元CADを用いる場合には、X、Y及びZの立体空間上に、加工物の立体像を作成する。
CAM装置200は、CAD装置100で作成した非加工物の形状に基づいて加工プログラム(NCデータ)を作成するCAMソフトウェアを、コンピュータのCPUを用いて動作させる。CAMソフトウェアは、CADデータに基づき、加工形状が得られるように工具や工作機械の動きを設定し、その動きをCL(カッターロケーション)データに変換し、このCLデータに基づいて加工プログラム(NCデータ)を生成する。
CAD装置100、CAM装置200は一体化して一つのコンピュータで構成されてもよい。また、CAM装置200、又はCAD装置100とCAM装置200は数値制御装置300内に設けられてもよい。CAD装置100及びCAM装置200の構成は当業者によく知られているので詳細な説明を省略する。
数値制御装置300は、メモリ等の記憶部301、特徴検出部302、内回り量計算部303、加工速度決定部304、指令出力部305、指令解析部306、補間部307、及び加減速制御部308を備えている。数値制御装置300は、工具又はワークの移動を指令する加工プログラムに基づいてサーボ制御装置400に位置指令等の制御指令を出力する。数値制御装置300の構成及び動作の詳細な説明は後述する。
サーボ制御装置400は、X軸サーボ制御部401及びY軸サーボ制御部402を備えている。X軸サーボ制御部401及びY軸サーボ制御部402は数値制御装置300の指令出力部305からの位置指令等の制御指令に基づいて、それぞれX軸及びY軸のモータ501、502を制御する。サーボ制御装置400はX軸サーボ制御部401及びY軸サーボ制御部402の他にZ軸サーボ制御部及び主軸モータ制御部を備えているが図1においては省略されている。サーボ制御装置400の構成及び動作の詳細な説明は後述する。
モータ501、502は、工作機械の一部として設けられる。しかし、サーボ制御装置400の一部として設けられてもよい。モータ501、502は、以下の説明では回転運動をするモータとして説明するが、直線運動をするリニアモータであってもよい。
モータ501、502は、例えば、3軸加工機等の工作機械に含まれ、X軸及びY軸の送り軸モータとなる。CNC工作機械10が3軸加工機に用いられる場合、送り軸モータとしては他にZ軸のモータが設けられており、また3軸加工機はボールエンドミル等の工具を回転させる主軸モータも備えているが図1においては省略されている。
モータ501、502が、3軸加工機に用いられる回転運動をするモータである場合、モータ501、502は、ボールねじ等を介して、ワークが載せられたテーブルをX軸方向及びY軸方向にそれぞれ直線移動させる。Z軸のモータは工具又はテーブルをZ軸方向に直線移動させる。なお、3軸加工機の構成は係る構成に限定されず、例えば、工具を固定し、テーブルをX軸方向、Y軸方向及びZ軸方向に直線移動させたり、テーブルを固定し、工具をX軸方向、Y軸方向及びZ軸方向に直線移動させたりしてもよい。工作機械は3軸加工機に限定されず、例えば5軸加工機でもよい。
以上説明したCNC工作機械10はCAM装置200、又はCAD装置100とCAM装置200を含んでもよい。また、数値制御装置300はサーボ制御装置400を含んでもよい。
次にサーボ制御装置400及び数値制御装置300の一構成例について説明する。
<サーボ制御装置>
サーボ制御装置400は、X軸サーボ制御部401及びY軸サーボ制御部402を備えているが、ここでは、X軸サーボ制御部401を取り上げて説明する。Y軸サーボ制御部402はX軸サーボ制御部401と同様な構成を有する。
図2は、X軸サーボ制御装置の一構成例を示すブロック図である。
図2に示すように、X軸サーボ制御部401は、減算器4011、位置制御部4012、加算器4013、減算器4014、速度制御部4015、積分器4016、フィードフォワード部4017及びパラメータ出力部4018を備えている。
減算器4011は、数値制御装置300から出力される位置指令と位置フィードバックされた検出位置との差を求め、その差を位置偏差として位置制御部4012に出力する。
位置制御部4012は、位置偏差にポジションゲインPGを乗じた値を、速度指令値として加算器4013に出力する。
加算器4013は、速度指令値とフィードフォワード部4017の出力値(フィードフォワード項)とを加算して、フィードフォワード制御された速度指令として減算器4014に出力する。
減算器4014は、加算器4013から出力される速度指令と速度フィードバックされた速度検出値との差を求め、その差を速度偏差として速度制御部4015に出力する。
速度制御部4015は、速度偏差に積分ゲインK1vを乗じて積分した値と、速度偏差に比例ゲインK2vを乗じた値とを加算して、トルク指令値としてモータ501に出力する。
積分器4016はモータ501に取り付けられたロータリーエンコーダ601から出力される速度検出値を積分して位置検出値を出力する。
モータ501の回転角度位置は、ロータリーエンコーダ601によって検出され、速度検出値は速度フィードバック情報(速度FB情報)として減算器4014に入力される。速度検出値は積分器4016で積分されて位置検出値となり、位置検出値は位置フィードバック情報(位置FB情報)として減算器4011に入力される。
フィードフォワード部4017は、数値制御装置300から出力される位置指令を微分してフィードフォワード係数αを掛けた値を、フィードフォワード項として、加算器4013に出力する。
パラメータ出力部4018は、位置制御部4012のポジションゲインPGと、フィードフォワード部4017のフィードフォワード係数αとをX軸サーボ制御部401のサーボパラメータとして数値制御装置300に出力する。パラメータ出力部4018は、フィードフォワードが無効(フィードフォワードを行わない)の場合はフィードフォワード係数α=0(フィードフォワード無効)をサーボパラメータとして数値制御装置300に出力する。
<数値制御装置>
以下、数値制御装置300の構成について図1を参照して説明する。以下の説明では、一例として加工形状が円弧の場合について説明する。
記憶部301には、CAM装置200で作成された加工プログラムが記憶される。
特徴検出部302は、記憶部301から読みだした加工プログラムから円弧の加工形状の特徴となる加工情報、例えば曲率半径Rを計算して、内回り量計算部303に出力する。
内回り量計算部303は、特徴検出部302から出力される曲率半径R、X軸サーボ制御部401のパラメータ出力部4018から出力されるポジションゲインPGとフィードフォワード係数α、加工速度V及び加工要求に基づいて、プログラム軌跡に対する加工軌跡の内回り量の関係式を求める。
加工要求は、内回り量計算部303のメモリ等の記憶部に外部から入力されて記憶されている。加工要求は、補間後加減速方式が直線形とベル形とのうちのいずれであるか、補間後時定数T、円弧許容加速度amax、及び微小線分許容加速度a等の加工条件を含んでいる。
加工軌跡の内回り量は、サーボ系の遅れによる誤差Δ1と、補間後加減速による生ずる誤差Δ2との和である形状誤差Δ(=Δ1+Δ2)となる。
図3はサーボ系の遅れによる誤差Δ1、補間後加減速による生ずる誤差Δ2及び形状誤差Δを説明するための図である。
図3に示すように、補間後加減速による生ずる誤差Δ2は、加工プログラムに基づくプログラム軌跡と、数値制御装置300から出力される位置指令に基づく指令軌跡との差を示す。サーボ系の遅れによる誤差Δ1は、指令軌跡と、サーボ制御装置400により制御されるモータの駆動による加工軌跡との差を示す。形状誤差Δは加工プログラムに基づくプログラム軌跡と、加工軌跡との差を示す。
サーボ系の遅れによる誤差Δ1は数式1(以下の数1)で示される。数式1において、Vは加工速度、Rは曲率半径、TはポジションゲインPGの逆数(=1/PG)、αはフィードフォワード係数を示す。
Figure 2021002194
補間後加減速による生ずる誤差Δ2は、補間後加減速方式が直線形である場合は、数式2(以下の数2)で示され、補間後加減速方式がベル形である場合は、数式3(以下の数3)で示される。
数式2において、Vは加工速度、Rは曲率半径、T1は補間後時定数を示す。なお、数式2は誤差Δ2が数式2の右項とほぼ等しいことを示している。
Figure 2021002194
数式3において、数式2と同様に、Vは加工速度、Rは曲率半径、T1は補間後時定数を示す。なお、数式3は誤差Δ2が数式3の右項とほぼ等しいことを示している。
Figure 2021002194
内回り量計算部303は、形状誤差Δ(=Δ1+Δ2)である加工軌跡の内回り量の関係式を求めて、加工速度決定部304に出力する。
加工速度決定部304は、形状誤差Δ(=Δ1+Δ2)を許容形状誤差Sで割ることで形状誤差係数λ(=Δ/S)を求める。
そして、加工速度決定部304は、形状誤差係数λ、加工速度の時間微分の絶対値、及び加工速度の絶対値が、それぞれ以下の数式4(以下の数4)で示される条件1、条件2及び条件3を満たす加工速度の最大値Vmaxを求めて、指令出力部305に出力する。加工速度の最大値Vmaxは最適化した加工速度となる。
条件1は加工精度の要求に基づく条件であり、条件2は許容加速度の要求に基づく条件であり、条件3は微小線分による速度の要求に基づく条件である。
数式4において、amaxは円弧許容加速度(円弧補間の加減速による許容加速度)、aは微小線分許容加速度、Rは曲率半径を示す。
Figure 2021002194
条件3は、数式5(以下の数5)で示す、CAM装置200で設定されるプログラム指令点間の微小線分の長さLが、ブロック長さのパラメータより小さい場合に有効となる。条件3の右項は送り速度(加工速度)の最大値となる。
Figure 2021002194
数式5において、Rは曲率半径、Hはトレランスを示す。数式5の長さLは加工形状の特徴となる。
図4は、CAM装置200で設定されるプログラム指令点、プログラム指令点間の微小線分の長さL、トレランスHを示す説明図である。
数式4の条件1は、加工速度VのX軸方向の速度成分及びY軸方向の速度成分のそれぞれについて判断される。加工速度VのX軸方向の速度成分について判断される場合は、形状誤差係数λは、X軸サーボ制御部401から出力されるサーボパラメータに基づいて算出されるX軸方向の形状誤差係数が用いられる。加工速度VのY軸方向の速度成分について判断される場合は、形状誤差係数λは、Y軸サーボ制御部402から出力されるサーボパラメータに基づいて算出されるY軸方向の形状誤差係数が用いられる。
数式1〜数式3に示すように誤差Δ1と誤差Δ2は加工速度Vの二乗に比例するため、形状誤差Δ(=Δ1+Δ2)も加工速度Vの二乗に比例する。曲率半径R、係数T、係数T、フィードフォワード係数αを一定とすると、条件1を用いて、加工速度が最大となる位置で、形状誤差Δが許容形状誤差S以下となる加工速度の最大値Vmaxが求められる。例えば図3において、点AにおいてY軸方向の加工速度は最大となるが、このA点で形状誤差Δが許容形状誤差S以下となるようにY軸方向の加工速度の最大値Vmaxが求められる。
数式4の条件2及び条件3は、X軸方向の成分及びY軸方向の成分を合成した加工速度Vについて判断される。
以上説明した内回り量計算部303及び加工速度決定部304の動作は、X軸サーボ制御部401に関するX軸の加工速度決定に関する動作であったが、内回り量計算部303及び加工速度決定部304はY軸サーボ制御部402に関するY軸の加工速度決定も同様に行う。
指令解析部306は、加工プログラムからX軸及びY軸の移動の指令を含むブロックを逐次読みだして解析し、解析結果に基づいて各軸の移動を指令する移動指令データを作成する。
補間部307は、指令解析部306から出力される移動指令データにより指令される移動指令に基づいて、指令経路上の点を補間周期で補間計算した補間データを生成する。
加減速制御部308は、補間部307から出力される補間データに基づいて、加減速処理を行い補間周期ごとの各軸の加工速度を計算して後述する指令出力部305に出力する。
指令出力部305は、加減速制御部308から出力される各軸の加工速度及び加工速度決定部304から出力される加工速度の最大値Vmaxに基づいて位置指令を生成し、サーボ制御装置400に出力する。指令出力部305は円弧において各軸の加工速度が最大値Vmaxの加工速度となるように位置指令を生成する。各軸の加工速度は速度の変動を考慮して最大値Vmaxの加工速度より小さい速度としてもよい。
以上説明した本実施形態の数値制御装置によれば、数式4に示す条件1において、形状誤差係数λを決める形状誤差Δは、補間後加減速により生ずる誤差の他にサーボ系の遅れにより生ずる誤差を考慮して決められる。そして加工速度の最大値を決める場合、条件2で円弧許容加速度を考慮するとともに、条件3で微小線分による送り速度を考慮して決められる。このようにして、許容される内回り量以下としつつ、許容加速度等の加工要求を満たす最適化された加工速度を設定することができる。その結果、加工精度の向上と加工サイクルタイムの低下による効率の向上とを両立させた加工が可能となる。
以上、数値制御装置300及びサーボ制御装置400に含まれる機能ブロックについて説明した。
これらの機能ブロックを実現するために、数値制御装置300及びサーボ制御装置400は、それぞれCPU(Central Processing Unit)等の演算処理装置を備える。また、数値制御装置300及びサーボ制御装置400は、アプリケーションソフトウェアやOS(Operating System)等の各種の制御用プログラムを格納したHDD(Hard Disk Drive)等の補助記憶装置や、演算処理装置がプログラムを実行する上で一時的に必要とされるデータを格納するためのRAM(Random Access Memory)といった主記憶装置も備える。
そして、数値制御装置300及びサーボ制御装置400において、それぞれの演算処理装置が補助記憶装置からアプリケーションソフトウェアやOSを読み込み、読み込んだアプリケーションソフトウェアやOSを主記憶装置に展開させながら、これらのアプリケーションソフトウェアやOSに基づいた演算処理を行なう。また、この演算結果に基づいて、各装置が備える各種のハードウェアを制御する。これにより、本実施形態の機能ブロックは実現される。つまり、本実施形態は、ハードウェアとソフトウェアが協働することにより実現することができる。
なお、数値制御装置300はサーボ制御装置400を含んでもよく、この場合、CPU(Central Processing Unit)等の演算処理装置、補助記憶装置及び主記憶装置は共用され、数値制御装置300及びサーボ制御装置400に対してそれぞれ設ける必要はなくなる。
数値制御装置300又はサーボ制御装置400について演算量が多い場合には、例えば、パーソナルコンピュータにGPU(Graphics Processing Units)を搭載し、GPGPU(General-Purpose computing on Graphics Processing Units)と呼ばれる技術により、GPUを機械学習に伴う演算処理に利用するようにすると高速処理できるようになるのでよい。更には、より高速な処理を行うために、このようなGPUを搭載したコンピュータを複数台用いてコンピュータ・クラスターを構築し、このコンピュータ・クラスターに含まれる複数のコンピュータにて並列処理を行うようにしてもよい。
次に、図5のフローチャートを参照して本実施形態における数値制御装置300の動作について説明をする。図5は本実施形態における数値制御装置300の動作を示すフローチャートである。
まず、図5のステップS11において、特徴検出部302は記憶部301から加工プログラムを読みだす。
そして、ステップS12において、特徴検出部302は、曲率半径Rを計算して、内回り量計算部303に出力する。
ステップS13において、内回り量計算部303は、特徴検出部302から出力される曲率半径R、X軸サーボ制御部401のパラメータ出力部4018から出力されるサーボパラメータ(ポジションゲインPGとフィードフォワード係数α)、加工速度V及び加工要求に基づいて加工軌跡の内回り量の関係式を求める。
ステップS14において、加工速度決定部304は、プログラム軌跡に対する加工軌跡の内回り量の関係式を用いて、数式4に示した条件1、条件2及び条件3を満たす加工速度の最大値Vmaxを求める。
ステップS15において、指令出力部305は、加減速制御部308から出力される各軸の速度及び加工速度決定部304から出力される加工速度の最大値Vmaxを用いて位置指令を生成して、サーボ制御装置400に出力する。
ステップS16において、数値制御処理を継続するかどうかを判断し、数値制御処理を継続する場合(ステップS16のYes)にはステップS11に戻る。一方、数値制御処理を継続しない場合(ステップS16のNo)には数値制御処理を終了する。
上記の数値制御装置に含まれる各構成部は、ハードウェア、ソフトウェア又はこれらの組み合わせにより実現することができる。また、上記のモータ制御装置に含まれる各構成部のそれぞれの協働により行なわれるサーボ制御方法も、ハードウェア、ソフトウェア又はこれらの組み合わせにより実現することができる。ここで、ソフトウェアによって実現されるとは、コンピュータがプログラムを読み込んで実行することにより実現されることを意味する。
プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体(non-transitory computer readable medium)を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体(tangible storage medium)を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体(例えば、ハードディスクドライブ)、光磁気記録媒体(例えば、光磁気ディスク)、CD−ROM(Read Only Memory)、CD−R、CD−R/W、半導体メモリ(例えば、マスクROM、PROM(Programmable ROM)、EPROM(Erasable PROM)、フラッシュROM、RAM(random access memory))を含む。
上述した実施形態は、本発明の好適な実施形態ではあるが、上記実施形態のみに本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を施した形態での実施が可能である。
例えば、上述した実施形態は、数値制御装置は工作機械用に限定されず、ロボット、産業機械等の機械用として設けられてもよい。また、数値制御装置及びサーボ制御装置は、工作機械、ロボット、産業機械等の一部として設けられてもよい。
また、上述した実施形態は、加工形状が円弧で加工形状の特徴が曲率半径であったがこの場合に限定されず、例えば、加工形状が角で、加工形状の特徴が角の角度の場合も本発明は適用可能である。
またサーボパラメータは、フィードフォワード無効、フィードフォワード係数、フィードフォワードタイミングのいずれかを含むようにしてもよい。
また、加工要求の加工条件(加工要求パラメータ)は、補間部307の前に切削送り補間前加減速を行う場合には切削送り補間前加減速の許容最大加速度を含んでもよい。加工形状が角の場合は、加工要求の加工条件は角部(コーナ部)の許容速度差を含んでもよい。また、加工要求の加工条件は、円弧補間の加減速による下限速度、加速度変化による速度制御の許容加速度変化量、スムージングのトレランス要求のうちの1つ又は複数を含んでもよい。
本開示による数値制御装置、CNC工作機械、数値制御方法及び数値制御用プログラムは、上述した実施形態を含め、次のような構成を有する各種各様の実施形態を取ることができる。
(1)本開示の一態様は、工具又はワークの移動を指令する加工プログラムから加工形状の特徴を検出する特徴検出部(例えば、特徴検出部302)と、
前記工具又は前記ワークを駆動するサーボ制御装置(例えば、サーボ制御装置400)のサーボパラメータ、前記加工プログラムから検出した前記加工形状の特徴、及び加工条件を規定する加工要求に基づいて、プログラム軌跡に対する加工軌跡の内回り量を求める関係式を算出する計算部(例えば、内回り量計算部303)と、
前記関係式によって最適化した加工速度を決める決定部(例えば、加工速度決定部304)と、
を備えた数値制御装置(例えば、数値制御装置300)である。
この数値制御装置によれば、許容される内回り量以下としつつ、許容加速度等の加工要求を満たす最適化された加工速度を設定することができ、加工精度と効率とを両立させた加工ができる。
(2) 前記加工形状の特徴は、曲率と微小線分の長さとの少なくとも一方を含む上記(1)に記載の数値制御装置。
この数値制御装置によれば、加工形状が円弧の場合に、加工精度と効率とを両立させた加工ができる。
(3) 前記サーボパラメータは、フィードフォワードの無効又はフィードフォワード係数を含む請求項1又は2に記載の数値制御装置。
この数値制御装置によれば、サーボ制御装置がフィードフォワード処理を行う場合に、加工精度と効率とを両立させた加工ができる。
(4) 前記加工条件は、補間後加減速方式、補間後加減速時定数、円弧補間の加減速による許容加速度、及び微小線分許容加速度の少なくとも1つを含む、
上記(1)から(3)のいずれかに記載の数値制御装置。
この数値制御装置によれば、加工形状が円弧の場合に、加工精度と効率とを両立させた加工ができる。
(5) 上記(1)から(4)のいずれかに記載の数値制御装置において、前記サーボ制御装置を備える数値制御装置。
この数値制御装置によれば、数値制御装置とサーボ制御装置を含むシステムの小型化を実現することができる。
(6) 本開示の他の一態様は、上記(1)から(4)のいずれかに記載の数値制御装置と、前記数値制御装置から制御指令を受けて前記工具又は前記ワークを駆動する前記サーボ制御装置とを備えるCNC工作機械(例えば、CNC工作機械10)である。
このCNC工作機械によれば、許容される内回り量以下としつつ、許容加速度等の加工要求を満たす最適化された加工速度を設定することができ、加工精度と効率とを両立させた加工ができる。
(7) 本開示の他の一態様は、工具又はワークの移動を指令する加工プログラムから加工形状の特徴を検出し、
前記工具又は前記ワークを駆動するサーボ制御装置のサーボパラメータ、前記加工プログラムから検出した前記加工形状の特徴、及び加工条件を規定する加工要求に基づいて、プログラム軌跡に対する加工軌跡の内回り量を求める関係式を算出し、
前記関係式によって最適化した加工速度を決める、
数値制御装置の数値制御方法である。
この数値制御方法によれば、許容される内回り量以下としつつ、許容加速度等の加工要求を満たす最適化された加工速度を設定することができ、加工精度と効率とを両立させた加工ができる。
(8) 本開示の他の一態様は、数値制御装置としてのコンピュータに、
工具又はワークの移動を指令する加工プログラムから加工形状の特徴を検出する処理と、
前記工具又は前記ワークを駆動するサーボ制御装置のサーボパラメータ、前記加工プログラムから検出した前記加工形状の特徴、及び加工条件を規定する加工要求に基づいて、プログラム軌跡に対する加工軌跡の内回り量を求める関係式を算出する処理と、
前記関係式によって最適化した加工速度を決める処理と、
を実行させる数値制御用プログラムである。
この数値制御用プログラムによれば、許容される内回り量以下としつつ、許容加速度等の加工要求を満たす最適化された加工速度を設定することができ、加工精度と効率とを両立させた加工ができる。
10 CNC工作機械
100 CAD装置
200 CAM装置
300 数値制御装置
301 記憶部
302 特徴検出部
303 内回り量計算部
304 加工速度決定部
305 指令出力部
306 指令解析部
307 補間部
308 加減速制御部
400 サーボ制御装置
501、502 モータ

Claims (8)

  1. 工具又はワークの移動を指令する加工プログラムから加工形状の特徴を検出する特徴検出部と、
    前記工具又は前記ワークを駆動するサーボ制御装置のサーボパラメータ、前記加工プログラムから検出した前記加工形状の特徴、及び加工条件を規定する加工要求に基づいて、プログラム軌跡に対する加工軌跡の内回り量を求める関係式を算出する計算部と、
    前記関係式によって最適化した加工速度を決める決定部と、
    を備えた数値制御装置。
  2. 前記加工形状の特徴は、曲率と微小線分の長さとの少なくとも一方を含む請求項1に記載の数値制御装置。
  3. 前記サーボパラメータは、フィードフォワードの無効又はフィードフォワード係数を含む請求項1又は2に記載の数値制御装置。
  4. 前記加工条件は、補間後加減速方式、補間後加減速時定数、円弧補間の加減速による許容加速度、及び微小線分許容加速度の少なくとも1つを含む、
    請求項1〜3のいずれか1項に記載の数値制御装置。
  5. 請求項1〜4のいずれか1項に記載の数値制御装置において、前記サーボ制御装置を備える数値制御装置。
  6. 請求項1〜4のいずれか1項に記載の数値制御装置と、前記数値制御装置から制御指令を受けて前記工具又は前記ワークを駆動する前記サーボ制御装置とを備えるCNC工作機械。
  7. 工具又はワークの移動を指令する加工プログラムから加工形状の特徴を検出し、
    前記工具又は前記ワークを駆動するサーボ制御装置のサーボパラメータ、前記加工プログラムから検出した前記加工形状の特徴、及び加工条件を規定する加工要求に基づいて、プログラム軌跡に対する加工軌跡の内回り量を求める関係式を算出し、
    前記関係式によって最適化した加工速度を決める、
    数値制御装置の数値制御方法。
  8. 数値制御装置としてのコンピュータに、
    工具又はワークの移動を指令する加工プログラムから加工形状の特徴を検出する処理と、
    前記工具又は前記ワークを駆動するサーボ制御装置のサーボパラメータ、前記加工プログラムから検出した前記加工形状の特徴、及び加工条件を規定する加工要求に基づいて、プログラム軌跡に対する加工軌跡の内回り量を求める関係式を算出する処理と、
    前記関係式によって最適化した加工速度を決める処理と、
    を実行させる数値制御用プログラム。
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