JP3668665B2 - 数値制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば工作機械の制御に用いられる数値制御装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自由曲面の金型の加工を行う際には、従来より、ＣＡＤ／ＣＡＭ装置を使用して自由曲面に接するようにして仮想的に工具を移動させたときの工具経路を直線、円弧、曲線等の微小線分にて近似して表した工具経路データを作成した後、数値制御工作機械にその工具経路データを与えて切削加工することが行われている。
【０００３】
一般に、数値制御工作機械によって曲面加工を行う場合、ＣＡＤ／ＣＡＭ装置にて作成される工具経路データの数は膨大なものとなる。特に、最近の高速切削による加工では、加工ピックフィードをなるべく小さくして鏡面に近い面を実現し、その後の磨き工程の負担を軽減したり、あるいは省略したりする方法が採られるようになってきている。
【０００４】
このような加工では、工具経路データを構成する微小線分の指令の数を増やして加工精度を向上させることが行われている。しかし、微小線分の形状指令の数を増やした場合、形状指令のつなぎ目毎に停止し、加工能率が低下する。
【０００５】
このような問題点を解決するものとして、例えば特開平７−２３９７０８号公報に示されたものがある。これは、形状指令のつなぎ目毎に停止することなく、機械の許容速度を超えない最大の速度で移動するようにして、効率の良い加工を実現しようとするものである。
【０００６】
また、現場では工具摩耗や工具交換によって工具径の補正を必要とすることがある。しかしながら、三次元曲面加工においては、ボールエンドミルで切削することが多く、オフセット量を修正することが難しいため、ＣＡＤ／ＣＡＭ装置を使って莫大な数の工具経路データを計算し直すことが必要となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の数値制御装置においては、金型形状データから微小線分で近似した工具経路データを作成し、数値制御装置においてこれらの線分上を補間して工具の位置を指示する補間点を求めていた。このため、補間点に工具を配置したときに曲面に接触する状態であるかどうか保証できなかった。
【０００８】
そして、ＣＡＤ／ＣＡＭ装置にて作成して数値制御装置に渡す工具経路データの微小線分の数を増大することは、データ受け渡しの点から限界があるし、上記特開平７−２３９７０８号公報のように、機械の許容速度の限度まで加工速度を上げたとしても、微小線分間のつなぎ目毎に許容速度の確認を行わなければならず、この確認のデータ処理の時間が増大する。さらに、機械の時定数を一定にして工具の加減速を行うものであるため、許容加速度の限度まで加減速を行うことができず、加減速に時間がかかるために、加工時間を短縮できない。
【０００９】
また、工具経路データによる工具経路を滑らかに補間し、かつ稜線では角出しを再現するためには、微小線分の情報から減速箇所を予測しなければならず、工具経路が十分滑らかになるように線分を微小にするほど線分終端の誤差は無視できなくなる。このため、角部なのか曲線の一部を表しているかが判断できず、加工品質を向上させることができないという問題点があった。
【００１０】
そして、加工対象物の加工面そのものの評価を行っていないので、加工面そのものの状況に応じて可能な限り加工速度を上げて加工能率を向上させるということができなかった。
【００１１】
さらに、現場では工具摩耗や工具交換によって工具径の補正を必要とし、ＣＡＤ／ＣＡＭ装置を使って莫大な数の工具経路データを計算し直さねばならず、作業効率が大きく低下する。
【００１２】
この発明は上記のような問題点を解決して、次のような数値制御装置を得ること及び数値制御方法を提供することを目的とする。
ａ．従来ＣＡＤ／ＣＡＭ装置から数値制御装置に渡していた工具経路データの作成を省略して処理対象物の処理すべき処理面としての加工対象物の加工すべき加工面の形状から処理作用部位置としての工具位置を決定できる。
ｂ．処理対象物の処理面の形状を評価した評価データに基づいて処理面の形状に応じた適切な移動速度及び処理作用部位置を迅速に決定でき、処理の時間を短縮できる。
ｃ．処理対象物の処理面の評価と処理作用部位置の決定とをリアルタイムに行い、記憶するデータ量を減らし、また全体のデータ処理時間を短くできる。
ｄ．これらにより、生産性を向上させることができる。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の数値制御装置においては、
評価手段と指令速度決定手段と処理作用部位置データ作成手段とを有し、
評価手段は、複数の評価点を設定するとともにこの評価点について評価データを作成するものであって、
複数の評価点とは、数値制御される装置の処理作用部を移動させるべき経路計画軌跡上に処理作用部を処理対象物の処理すべき処理面と接するようにして処理作用部の移動方向に順次仮想的に配置したときの処理作用部の位置を表す点であり、
評価データとは、評価データが対応する評価点から数えて何番目の評価点が次のクランプ点であるかを示すポインタと評価データが対応する評価点から次のクランプ点までのクランプ点経路長と評価データが対応する評価点がクランプ点である場合には処理面の形状に基づき求められた評価データが対応する評価点を通過すべき処理作用部の通過速度とを含むデータであり、クランプ点とは通過速度が予め設定された設定速度よりも低い評価点のことであり、
指令速度決定手段は、現在の処理作用部の位置からこの現在の処理作用部の位置に最も近い次の評価点までの距離を求めるとともに、現在の処理作用部の位置から最も近い次の評価点までの距離に最も近い次の評価点の評価データ中のクランプ点経路長を加算して求めた総経路長と、最も近い次の評価点の評価データ中のポインタを利用して求めた次のクランプ点の評価データ中の通過速度と、現在の処理作用部の速度と、から減速の要否を判定して処理作用部を移動させるべき指令速度を決定するものであり、
処理作用部位置データ作成手段は、指令速度と現在の処理作用部の位置とに基づき現在の処理作用部位置から所定の距離離れるとともに処理面と接するように処理作用部を仮想的に配置して処理作用部位置を求めこの求めた処理作用部位置を数値制御される装置に与えるものである。
処理対象物の形状に基づいてこのような内容の評価データを作成しておくことにより、形状に応じて処理作用部の速度を適切に設定できるとともに、処理速度を高くするように指令速度を決定できる。また、評価データの作成及び処理作用部位置の決定は処理対象物の形状に基づいてなされるので、処理対象物の形状から中間データを介することなく決定でき、作成するデータ量の増加を抑制できる。
【００１４】
そして、評価手段と指令速度決定手段と処理作用部位置データ作成手段とを有し、
評価手段は、複数の評価点を設定するとともにこの評価点について評価データを作成するものであって、
複数の評価点とは、数値制御される装置の処理作用部を移動させるべき経路計画軌跡上に処理作用部を処理対象物の処理すべき処理面と接するようにして処理作用部の移動方向に順次仮想的に配置したときの処理作用部の位置を表す点であり、
評価データとは、評価データが対応する評価点から次の評価点までの距離と評価データが対応する評価点を通過すべき処理作用部の通過速度とを含むデータであり、
指令速度決定手段は、評価データに基づき減速の要否を判定して処理作用部を移動させるべき指令速度を決定するものであり、
処理作用部位置データ作成手段は、加算経路長が所定の長さ以上になる評価点を求めこの求めた評価点を出発点として処理面と接するように処理作用部を仮想的に配置して現在の処理作用部位置から所定の距離離れた処理作用部位置を探索しこの探索した処理作用部位置を数値制御される装置に与えるものであって、加算経路長とは、現在の処理作用部位置からこの現在の処理作用部位置に最も近い次の評価点までの距離と、最も近い評価点を始点にして各評価点の評価データ中の次の評価点までの距離を順次加算した距離との和である。
処理対象物の形状に基づいてこのような内容の評価データを作成しておくことにより、この評価データを利用して現在の処理作用部位置から所定の距離離れた次の処理作用部位置を、加算経路長が所定の長さ以上になる評価点を出発点として求めることができるので、すなわち現在の処理作用部位置から加算経路長が所定の長さ以上になる評価点までの間の評価点を飛ばして求めることができるので、次の処理作用部位置を迅速に決定できる。また、評価データの作成及び処理作用部位置の決定は形状データに基づいてなされるので、処理対象物の形状から中間データを介することなく決定でき、作成するデータ量の増加を抑制できる。
【００１５】
さらに、評価手段と指令速度決定手段と処理作用部位置データ作成手段とを有し、
評価手段は、複数の評価点を設定するとともにこの評価点について評価データを作成するものであって、
複数の評価点とは、数値制御される装置の処理作用部を移動させるべき経路計画軌跡上に処理作用部を処理対象物の処理すべき処理面と接するようにして処理作用部の移動方向に順次仮想的に配置したときの処理作用部の位置を表す点であり、
評価データとは、評価データが対応する評価点から数えて何番目の評価点が次のクランプ点であるかを示すポインタと評価データが対応する評価点から次の評価点までの距離と評価データが対応する評価点から次のクランプ点までのクランプ点経路長と評価データが対応する評価点がクランプ点である場合には処理面の形状に基づき求められた評価データが対応する評価点を通過すべき処理作用部の通過速度とを含むデータであり、クランプ点とは通過速度が予め設定された設定速度よりも低い評価点のことであり、
指令速度決定手段は、現在の処理作用部の位置からこの現在の処理作用部の位置に最も近い次の評価点までの距離を求めるとともに、現在の処理作用部の位置から最も近い次の評価点までの距離に最も近い次の評価点の評価データ中のクランプ点経路長を加算して求めた総経路長と、最も近い次の評価点の評価データ中のポインタを利用して求めた次のクランプ点の評価データ中の通過速度と、現在の処理作用部の速度と、から減速の要否を判定して処理作用部を移動させるべき指令速度を決定するものであり、
処理作用部位置データ作成手段は、加算経路長が所定の長さ以上になる評価点を求めこの求めた評価点を出発点として処理面と接するように処理作用部を仮想的に配置して現在の処理作用部位置から所定の距離離れた処理作用部位置を探索しこの探索した処理作用部位置を数値制御される装置に与えるものであって、加算経路長とは、現在の処理作用部位置からこの現在の処理作用部位置に最も近い次の評価点までの距離と、最も近い評価点を始点にして各評価点の評価データ中の次の評価点までの距離を順次加算した距離との和である。
処理対象物の形状に基づいてこのような内容の評価データを作成しておくことにより、形状に応じて処理作用部の速度を適切に設定できるとともに、処理速度を高くするように指令速度を決定できる。また、次の評価点までの距離を含む評価データを作成しておくことにより、この評価データを利用して現在の処理作用部位置から所定の距離離れた次の処理作用部位置を、加算経路長が所定の長さ以上になる評価点を出発点として求めることができるので、すなわち現在の処理作用部位置から加算経路長が所定の長さ以上になる評価点までの間の評価点を飛ばして求めることができるので、次の処理作用部位置を迅速に決定できる。さらに、評価データの作成及び処理作用部位置の決定は形状データに基づいてなされるので、処理対象物の形状から中間データを介することなく決定でき、作成するデータ量の増加を抑制できる。
【００１６】
また、評価手段は、評価点の中から連続する３つの評価点を取り出しこの３点を通る円弧の曲率に基づいて評価点を通過すべき通過速度を求めるものであることを特徴とする。
３つの評価点を通る円弧の曲率に基づいて評価点を通過すべき処理作用部の通過速度を設定することにより、曲率に応じて処理作用部の通過速度を設定することができる。
【００１７】
そして、評価手段と指令速度決定手段と処理作用部位置データ作成手段の各動作がリアルタイムに行われるものであることを特徴とする。
これらをリアルタイムで行うことにより、全体の処理時間を短縮できる。
【００１８】
さらに、処理作用部位置データ作成手段は、探索した処理作用部位置を所定のサンプリング間隔にて数値制御される装置に与えるものであって、所定の距離は指令速度決定手段が決定した指令速度とサンプリング間隔との積であることを特徴とする。
所定のサンプリング間隔で処理作用部位置を数値制御される装置に与える場合、所定の距離は指令速度決定手段が決定した指令速度とサンプリング間隔との積となる。
【００１９】
また、処理作用部位置データ作成手段は、探索した処理作用部位置を所定のサンプリング間隔にて数値制御される装置に与えるものであって、所定の長さは指令速度決定手段が決定した指令速度とサンプリング間隔との積であることを特徴とする。
所定のサンプリング間隔で処理作用部位置を数値制御される装置に与える場合、指令速度決定手段が決定した指令速度とサンプリング間隔との積を所定の長さとして用いることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の実施の形態の一形態である数値制御装置の構成を示すブロック図である。図１において、軌道データ生成装置１１は、どのような移動モード、すなわち加工モードにより曲面加工を行うかにより、数値制御される装置の処理作用部である数値制御工作機械の工具を移動させるべきＸＹ平面上における経路計画軌跡を規定する軌道データを生成し、軌道データを入力データ記憶装置１２へ出力する。経路計画軌跡の詳細については、後述する。
【００２１】
なお、加工対象物の曲面がこの発明における処理対象物の処理面の一例であり、数値制御される数値制御工作機械がこの発明における数値制御される装置の一例であり、工具がこの発明における数値制御される装置の処理作用部の一例である。
【００２２】
入力データ記憶装置１２は、上記軌道データ生成装置１１により生成された軌道データ、三次元の曲面データ、工具データ、送り速度データ等の数値制御加工に必要な入力データを記憶する。ここで、上記曲面データは加工対象物の加工面の形状を表すものであり、ＮＵＲＢＳ（Ｎｏｎ Ｕｎｉｆｏｒｍｅｄ Ｒａｔｉｏｎａｌ Ｂ−Ｓｐｌｉｎｅ；有理化Ｂスプライン）曲面等がある。このＮＵＲＢＳ曲面の場合には、曲面データとして、階数、ノットベクトル、制御点、重みを入力するが、他の任意の曲面データを用いてもよい。
【００２３】
工具データとしては、ボールエンドミル、フラットエンドミル、ラジアルエンドミル等の工具の種類と、当該工具の工具径等のデータを入力する。送り速度データは、ユーザが設定した工具の送り速度であるユーザ設定速度である。ユーザ設定速度ｆｕは、機械の許容速度ｆｍａｘの範囲内にて設定可能である。
【００２４】
曲面状態評価装置２０は、評価点決定部２１、評価点データバッファ部２２、評価データ作成部２３、評価データ記憶部２４を有する。評価点決定部２１は、曲面データに基づき曲面状態、すなわち曲面の形状の評価のための評価点を決定する。評価点データバッファ部２２は評価点決定部２１が決定した評価点を複数個、一時的に記憶する。
【００２５】
なおここで、評価点とは、経路計画軌跡上のサンプリング点のＸ、Ｙ座標上に、工具が曲面とちょうど接するように仮想的に配置したときの工具位置のことを言う（後述の図９のサンプリング点ｓｐ（１），ｓｐ（２），・・・ｓｐ（ｊ）、評価点ｅｐ（１），ｅｐ（２），・・・ｅｐ（ｊ）を参照）。
【００２６】
評価データ作成部２３は、入力データ記憶装置１２に記憶された曲面データに基づきこれから加工しようとする曲面状態を評価点に対応させて評価し、評価点ごとに評価データを作成する。評価データの詳細は後述する。評価データ記憶部２４は、評価データ作成部２３にて求めた評価データを記憶する。
【００２７】
指令速度決定装置３０は、評価データ作成部２３に記憶された評価データに基づき、工具を移動させるべき指令速度を決定する。
【００２８】
処理作用部位置データ作成装置としての工具位置データ作成装置４０は、工具位置決定部４１、工具位置データバッファ部４２を有する。工具位置決定部４１は指令速度決定装置３０からの指令速度及び入力データ記憶装置１２に記憶された曲面データに基づき工具位置を決定する。工具位置は、上記指令速度から工具と曲面との干渉回避計算を行った上で求める。工具位置データバッファ部４２は、工具位置決定部４１にて決定された工具位置を一時的に記憶し、必要に応じて図示しないサーボ制御部に送る。
【００２９】
なお、工具位置は、所定時間間隔ごとに数値制御装置が出力すべき工具位置を表すＸ，Ｙ，Ｚ軸の座標であり、この工具位置を表す座標の集まりが工具位置データである。
【００３０】
図示しないサーボ制御部は、工具位置を表すデジタル信号として工具位置データ作成装置４０の工具位置データバッファ部４２から受け取った工具位置データに基づき、現在着目している工具位置（以下、現在の工具位置という）の座標と次の工具位置の座標との差から、Ｘ，Ｙ，Ｚそれぞれの軸方向における工具の移動すべき値に相当するパルス数ΔＸ，ΔＹ，ΔＺを計算し、サーボモータを制御する。
【００３１】
次に、動作について説明する。まず、全体の大まかな動作を説明し、次いで各部の詳細な動作を説明する。図２は全体の動作を示すフローチャート、図３は加工モードの例を示す説明図、図４は曲面状態評価装置の動作を示すフローチャートである。
【００３２】
まず、図２のフローチャートにより全体の動作を説明する。
ステップＳ１において、軌道データ生成装置１１は、与えられた処理モードとしての加工モードに基づき軌道データを生成する。曲面を加工するためには、加工モードを設定しておく必要があり、ステップＳ１ではこの設定された加工モードより軌道データを生成する。
【００３３】
軌道データは、工具をどのように移動させるかを示すデータであり、ここでは軌道データ生成装置１１が加工モードに応じてＸＹ平面上の経路計画軌跡を示すデータとして生成する。加工モードとしては、ジグザグ加工モード、渦巻き加工モード、スプライン加工モード、円弧加工モード等がある。
【００３４】
図３はそのような加工モードを示すものであり、図３（ａ）にＸＹ平面上でジグザグに定義した経路計画軌跡によるジグザグ加工モードの例を、図３（ｂ）にＸＹ平面上で渦巻き状に定義した経路計画軌跡による渦巻き加工モードの例を示す。
【００３５】
経路計画軌跡は、ピッチ等のデータを与えて加工モードを設定すれば、例えば図３（ａ）あるいは図３（ｂ）の点ＯＰ１から点ＯＰ２、点ＯＰ２から点ＯＰ３、点ＯＰ３から点ＯＰ４、・・・・というように、ＸＹ平面上の軌道として求められる。
【００３６】
入力データ記憶装置１２は、軌道データ生成装置１１から入力された軌道データ、曲面データ、工具データ、送り速度データ等の入力データを記憶する（ステップＳ２）。曲面状態評価装置２０は、入力データ記憶装置１２に記憶された曲面データに基づきこれから加工しようとする曲面状態を評価し、評価点を設定し、その評価点における評価データを作成し、記憶する（ステップＳ３）。
【００３７】
指令速度決定装置３０は、曲面状態評価装置２０から受け取った評価データを有効に利用して機械の許容速度及び許容加速度の範囲内で最大の加工速度を得るべく指令速度を決定する（ステップＳ４）。なお、機械の許容速度や許容加速度は、駆動モータの特性や機械振動の抑制等の点から決定される。工具位置データ作成装置４０は、指令速度決定装置３０から受けた指令速度に従い、所定のサンプリング間隔毎に数値制御装置が出力すべき工具位置のデータを、上記評価データを活用して迅速に作成する（ステップＳ５）。
【００３８】
以上の動作はリアルタイムに行うが、それぞれの後工程で複数個のデータを使ってデータ処理をする関係上（詳細後述）、曲面状態評価装置２０における評価データの作成、指令速度決定装置３０における指令速度の決定、工具位置データ作成装置４０における工具位置のデータの作成、の順に、それぞれ所定のデータ個数分を先行させて行う。
【００３９】
次に、図４のフローチャートにより図２のステップＳ３の詳細動作を説明する。図４のステップＳ３０において、評価点決定部２１は経路計画軌跡に対応させて曲面を評価するための評価点を求め、評価点データバッファ部２２に一時的に記憶する。この評価点を求めるステップＳ３０については、後でさらに詳細に説明する。
【００４０】
次に、評価点データバッファ部２２に記憶された評価点の中から連続する３点を取り出し、この３点を通る円弧の曲率半径Ｒｃを算出し、この曲率半径Ｒｃに対応する曲率対応速度ｆｓｈを、次の式にて求める（ステップＳ３１）。
ｆｓｈ＝√（Ｂ・Ｒｃ）
ここに、Ｂ：工具の許容加速度、
である。
【００４１】
求めた評価点ｅｐ（ｊ）における曲率対応速度ｆｓｈについて、次の判定式に当てはまるかどうかで当該評価点ｅｐ（ｊ）がクランプ点か否かを判定する（ステップＳ３２）。なお、ｆｕはユーザにより設定された加工速度であるユーザ設定速度であり、入力データ記憶装置１２に記憶されているものである。
ｆｓｈ＜ｆｕ
すなわち、曲率対応速度ｆｓｈがユーザ設定速度ｆｕより小さいか否かを判定する。
【００４２】
小さければ、ステップＳ３３において、当該評価点ｅｐ（ｊ）はクランプ点ｅｐｃ（ｎ）であるとして、クランプフラグを１にする。さらに、すぐ前のクランプ点ｅｐｃ（ｎ−１）の次の評価点ｅｐ（ｘ）（後述の図８参照）まで遡って、各評価点のポインタＰＮ（ダミーの値が入れてある）を各評価点から数えて何個目にクランプ点ｅｐｃ（ｎ）（現在の評価点ｅｐ（ｊ））があることになるのかを数えて、各評価点ｅｐ（ｘ），ｅｐ（ｘ＋１），ｅｐ（ｘ＋２），・・・のポインタＰＮを書き換える。
【００４３】
図８は、曲面の評価を行うために求めた評価点とクランプ点の例を示す説明図であり、上述のようにして評価点ｅｐ（ｘ），ｅｐ（ｘ＋１），・・・ｅｐ（ｊ＋１）、クランプ点ｅｐｃ（ｎ−１），ｅｐｃ（ｎ）を求めたものである。図９は、曲面の評価を行うために求めた評価点を示す説明図である。なお、図中、Ｔは工具、ｅｃは評価点間を直線で結んだ評価線である。
【００４４】
図８において、例えば、現在の評価点ｅｐ（ｊ）（クランプ点ｅｐｃ（ｎ））から５個前の評価点ｅｐ（ｊ−５）がクランプ点ｅｐｃ（ｎ−１）であったとすると、各評価点ｅｐ（ｊ−４），ｅｐ（ｊ−３），ｅｐ（ｊ−２），ｅｐ（ｊ−１）の評価データ中のポインタＰＮは、それぞれ４，３，２，１となる。なお、当該クランプ点ｅｐ（ｊ）（ｅｐｃ（ｎ））におけるポインタＰＮは０である。
【００４５】
そして、ステップＳ３５において、現在の評価点ｅｐ（ｊ）（ｅｐｃ（ｎ））から一つ前のクランプ点ｅｐｃ（ｎ−１）までの間の各評価点ｅｐ（ｘ），ｅｐ（ｘ＋１），・・・・の評価データ中の（次の）クランプ点ｅｐｃ（ｎ）までのクランプ点経路長としての経路長Ｌｃ（ｘ），Ｌｃ（ｘ＋１），・・・・を書き換える（ステップＳ３４）。なお、経路長とは、各評価点ｅｐ（ｘ），ｅｐ（ｘ＋１），・・・・等からクランプ点ｅｐｃ（ｎ）までの間にある各評価点間の距離ｄ（ｘ），ｄ（ｘ＋１），・・・・等の和である。
【００４６】
ステップＳ３５において、評価点ｅｐ（ｊ）における通過速度Ｆｐとして、ユーザ設定速度ｆｕよりも低い速度である曲率対応速度ｆｓｈに設定する。この速度ｆｓｈがクランプ点速度になる。
【００４７】
クランプ点でなければ、通過速度Ｆｐはユーザ設定速度ｆｕのままとし、当該評価点ｅｐ（ｊ）のクランプフラグを０にし（ステップＳ３６）、ステップＳ３７へ行く。ステップＳ３７において、一つ前の評価点ｅｐ（ｊ−１）と現在の評価点ｅｐ（ｊ）との間の距離ｄ（ｊ−１）を求め、前の評価点ｅｐ（ｊ−１）における前の評価点ｅｐ（ｊ−１）から次の評価点ｅｐ（ｊ）までの距離ｄ（ｊ−１）を書き換える。書き換えるまでは、前の評価点ｅｐ（ｊ−１）の評価データの中の距離ｄ（ｊ−１）には、ダミーの値が入れてある。
【００４８】
なお、評価点ｅｐ（ｊ）の評価データ中、現在の評価点ｅｐ（ｊ）から次の評価点ｅｐ（ｊ＋１）までの距離ｄ（ｊ）は次の評価点ｅｐ（ｊ＋１）が決まるまで求められないので、ダミーの値を入れておく。
【００４９】
上記のようにして求めた評価点ｅｐ（ｊ）における評価データの内容は、次の通りであり、この評価データを評価データ記憶部２４に記憶する（ステップＳ３８）。
ｅｐ（ｊ）：評価点のパラメータ。
座標（ｘ，ｙ，ｚ）：評価点ｅｐ（ｊ）のＸ，Ｙ，Ｚ軸座標。
Ｒｃ：曲率半径。
Ｆｐ：通過速度（ユーザ設定速度ｆｕまたは曲率対応速度（クランプ点速度）ｆｓｈ）。
ＦＬＧ：現評価点ｅｐ（ｊ）がクランプ点であるかどうかを示すクランプフラグ。
ｄ（ｊ）：次の評価点ｅｐ（ｊ＋１）までの距離（ダミー）。
ＰＮ：クランプ点までのポインタ。当該評価点ｅｐ（ｊ）がクランプ点でない場合、当該評価点ｅｐ（ｊ）から先にある次のクランプ点ｅｐｃ（ｎ）が、当該評価点ｅｐ（ｊ）から数えて何番目先にあるかを示す整数値。ここではダミーの値を入れておき、後で置き換える。当該評価点ｅｐ（ｊ）がクランプ点である場合は、ポインタＰＮには０を入れる。
Ｌｃ（ｊ）：評価点ｅｐ（ｊ）からクランプ点ｅｐｃ（ｎ）までの間にある各評価点間の距離の和、すなわち評価点ｅｐ（ｊ）からクランプ点ｅｐｃ（ｎ）まで経路長。ここではダミーの値を入れておく。
【００５０】
そして、全ての評価点の設定及び評価データの作成が完了すれば、作業を終了する（ステップＳ３９）。
以上が、図３のステップＳ３の曲面状態の評価及び評価データ作成の詳細動作である。
【００５１】
ここで、図４のステップＳ３０における評価点を求める詳細動作を図５のフローチャートにより説明する。まず、経路計画軌跡ＴＲＪ（この例では、直線である）上においてサンプリング候補点ｑ１を求める。ここで、図６（ｂ）に示すように、現在のサンプリング点はＸＹ平面における経路計画軌跡ＴＲＪ上の点ｓｐ（ｊ）にあり、そのときの三次元空間における評価点は点ｅｐ（ｊ）であるとする。そして、経路計画軌跡ＴＲＪ上に現在のサンプリング点ｓｐ（ｊ）から所定の距離ΔＬ離れたサンプリング候補点ｑ１を求める（図５のステップＳ３０１）。
【００５２】
次に、上記ステップＳ３０１で求めたサンプリング候補点ｑ１のＸ，Ｙ軸座標に、図６（ａ）に示すように工具Ｔが曲面Ｓと干渉せずちょうど曲面Ｓに接するように仮想的に配置して、このときの工具の位置ｅｑ１の座標を求めるいわゆる工具干渉回避計算を行う（ステップＳ３０２）。このときの工具位置を評価候補点ｅｑ１と称することにする。
【００５３】
ステップＳ３０２における工具干渉回避計算の詳細は次の通りである。図７は、工具干渉回避計算の一般的な方法の概念を示す説明図である。この干渉回避計算の問題は、Ｘ，Ｙ軸座標を与えて工具ＴをそのＸ，Ｙ軸座標において曲面Ｓの上方に配置し、徐々に曲面Ｓに向かって工具を下ろしていったときに、最初に曲面Ｓに接触するＺ軸座標を求める問題である。
【００５４】
図７（ａ）に示すように、対象とする曲面Ｓに工具Ｔを仮想的に投影して、工具Ｔが投影された曲面Ｓ上の多数のサンプル点ｔｓｈ（図７（ａ）では簡単のために正方形のメッシュで表している）と工具Ｔとの干渉をチェックし、工具Ｔが曲面Ｓと接するときの工具の中心である工具位置ｅｐ（ｊ）の座標を求めることにより、工具が曲面に干渉しないようにできる。
このような方法により、工具が曲面と干渉しないようにして求めたものが評価候補点ｅｑ１である。
【００５５】
次に、ステップＳ３０３において、現在の工具位置ｅｐ（ｊ）と評価候補点ｅｑ１との三次元空間における距離ΔＬｔを算出する。そして、距離ΔＬｔとステップＳ３０１で用いた距離ΔＬとの差が、あらかじめ定められた所定の微小値ε以下か否か判定する（ステップＳ３０４）。その結果、距離ΔＬｔと距離ΔＬとの差が微小値ε以下であれば、評価候補点ｅｑ１を次の評価点ｅｐ（ｊ＋１）として決定する（ステップＳ３０５）。
【００５６】
一方、距離ΔＬｔと距離ΔＬとの差が微小値εを超えるならば、距離ΔＬｔは採用するには離れすぎているので、ＸＹ平面の経路計画軌跡ＴＲＪ上において、例えば点ｑ１よりももっと点ｓｐ（ｊ）に近い別の評価候補点ｑ２に変更し（ステップＳ３０６）、ステップＳ３０２へ戻る。そして、ステップＳ３０２〜Ｓ３０４を実行して微小値εよりも小さい評価候補点ｅｑ２を見つけ、この評価候補点ｅｑ２を評価点に決定する（ステップＳ３０５）。
【００５７】
なお、ＸＹ平面の経路計画軌跡ＴＲＪ上において別の評価候補点ｑ２を求めるには、例えば二分法を用いればよい。以上のような計算によって、距離ΔＬにもっとも近い点ｅｑ１あるいは点ｅｑ２が次の評価点として得られる。
以上が評価点決定部２１によるステップＳ３０（図４）の動作であり、上記のようにして曲面状態を評価するための評価点が得られる。
【００５８】
なお、工具と曲面との干渉回避の方法としては、上述したような方法の他に、図７（ｂ）に示すように曲面Ｓのオフセット曲面Ｓｏｆｓｔを求めておき、工具Ｔの中心位置ｅｐ（ｊ）の座標をこのオフセット曲面Ｓｏｆｓｔから得ることにより、工具が曲面に干渉しないようにすることもできる。
【００５９】
さらに、他の干渉回避の方法として、例えば特開平６−８３４２２号公報に記載された方法を用いることもできる。この方法は、概略次の通りである。まず、加工曲面の包含球ツリーを用いて工具に干渉する曲面を細分割したものである曲面パッチを大ざっぱに抽出する。
【００６０】
次に、抽出された曲面パッチを細分割しながら曲面パッチを近似する双一次パッチによる干渉チェックを用いて、干渉する、より細かな曲面パッチの抽出を行う。この処理を曲面パッチが十分平坦な曲面パッチに細分割されるまで行い、得られた平面パッチについて工具との干渉回避計算を行う。
【００６１】
次に、図２のステップＳ４における指令速度決定装置３０の詳細動作を、図１０のフローチャート及び図１１の工具位置とクランプ点との関係を示す説明図により説明する。図１０のフローチャートにおいて、指令速度決定装置３０は現在の工具速度ｆｇを、例えば工具を駆動するモータや現在の指令速度から取得する（ステップＳ４０）。
【００６２】
ステップＳ４１において、指令速度決定装置３０は、図１１に黒丸で示す現在の工具位置ｔｐ（ｋ）よりも経路計画軌跡上の先にあって現在の工具位置に最も近い、すなわち現在の工具位置ｔｐ（ｋ）の次の評価点ｅｐ（ｊ）（白丸で示す）を探し、その評価点における評価データ中のポインタＰＮを読み出す。また、先に曲面状態が評価され評価データ記憶部２４に記憶されている評価点ｅｐ（ｊ）から二重丸で示すクランプ点ｅｐｃ（ｎ）までの経路長Ｌｃ（ｊ）を読み出す。
【００６３】
ステップＳ４２において、この読み出したポインタＰＮを利用してクランプ点ｅｐｃ（ｎ）を探し、クランプ点ｅｐｃ（ｎ）の評価データ中のクランプ速度ｆｓｈを読み出す。
ステップＳ４３において、次の式から減速域半径Ｌｒを算出する。この減速域半径Ｌｒを求める式は、工具速度がｆｕである場合、クランプ点に至るまでの間に曲率対応速度ｆｓｈに減速するのに要する最小距離に相当する。
Ｌｒ＝（ｆｕ・ｆｕ−ｆｓｈ・ｆｓｈ）／２Ｂ
（Ｂ：機械の許容される最大加速度）
【００６４】
ステップＳ４４において、指令速度Ｆとサンプリング間隔ΔＴから、次の工具位置の候補点ｔｗ１までの距離（図１１参照）
ΔＤ＝Ｆ・ΔＴ
を算出する。
【００６５】
ステップＳ４５において、現在の工具位置ｔｐ（ｋ）とこの工具位置ｔｐ（ｋ）から最も近い次の評価点ｅｐ（ｊ）までの距離ｄｒと、上記ステップＳ４１において読み出したクランプ点ｅｐｃ（ｎ）までの経路長Ｌｃ（ｊ）（以下、単にＬｃと称する場合もある）と、上記距離ΔＤとから、次の候補点ｔｗ１からクランプ点ｅｐｃ（ｎ）までの経路長Ｌｄ（図１１参照）を求める。
ここに、
Ｓｄ＝ｄｒ＋Ｌｃ
Ｌｄ＝Ｓｄ−ΔＤ＝ｄｒ＋Ｌｃ−ΔＤ
である。なお、上記Ｓｄがこの発明における総経路長である。
【００６６】
ステップＳ４６において、次の工具位置の候補点ｔｗ１がクランプ点ｅｐｃ（ｎ）の減速域半径Ｌｒに入るかどうかを判定し、入らなければ減速の必要がないので、通過速度Ｆｐをそのまま指令速度Ｆに決定する（ステップＳ４７）。なお、図１１では、候補点ｔｗ１は減速域半径Ｌｒに入っていないので減速の必要はない。なお、クランプ点ｅｐｃ（ｎ）を過ぎれば、さらに次のクランプ点までは速度制限を要しないので、最大加速度Ｂで加速してユーザ設定速度ｆｕ（ｆｕ＜＝ｆｍａｘ）に復帰することになる。
【００６７】
ステップＳ４６において、候補点ｔｗ１が減速域半径Ｌｒに入るならば、現在の工具位置ｔｐ（ｋ）から次の工具位置ｔｐ（ｋ＋１）まで移動する時間（サンプリング間隔）ΔＴの間に減速できる速度はＢ・ΔＴ（Ｂ：最大加速度）であるから、現在速度ｆｇからＢ・ΔＴを減じて、指令速度Ｆを、
Ｆ＝ｆｇ−Ｂ・ΔＴ
に決定する（ステップＳ４８）。
【００６８】
そして、この指令速度Ｆを工具位置データ作成装置４０に出力する（ステップＳ４９）。
このようにすることにより、クランプ点以外ではユーザ設定速度ｆｕにて工具を移動させることができ、ユーザ設定速度ｆｕを機械に許される最大速度ｆｍａｘに設定すれば、最大速度で加工することが可能になる。
【００６９】
次に、工具位置データ作成装置４０は、指令速度決定装置３０から指令速度Ｆを受け取って、次のようにして工具位置を決める。図１２のステップＳ５１において、指令速度Ｆとサンプリング間隔ΔＴによって決定される次の工具位置候補点までの距離ΔＤ＝Ｆ・ΔＴを算出する。
【００７０】
次に、図１３における現在の工具位置ｔｐ（ｋ）に最も近い評価点ｅｐ（ｊ）の評価データ中の次の評価点ｅｐ（ｊ＋１）までの距離ｄ（ｊ）を読み出し、次の評価点ｅｐ（ｊ＋１）の評価データから次の次の評価点ｅｐ（ｊ＋２）までの距離ｄ（ｊ＋２）を読み出し、というように順次距離ｄ（ｊ），ｄ（ｊ＋１），ｄ（ｊ＋２），・・・・を読み出して、評価点ｅｐ（ｊ）から評価点ｅｐ（ｍ）までの各評価点間の距離の和Ｓｕｍ、すなわち経路長Ｓｕｍ、
Ｓｕｍ＝ｄ（ｊ）＋ｄ（ｊ＋１）＋・・ ・・ ＋ｅｐ（ｍ−１）を求める。
さらに、現在の工具位置ｔｐ（ｋ）から評価点ｅｐ（ｍ）までの加算経路長としての経路長Ｌｋ
Ｌｋ＝ｄｒ＋Ｓｕｍ
を求める（ステップＳ５３）。
【００７１】
次に、ステップＳ５４において、経路長ＬｋがステップＳ５１で求めた距離ΔＤを超えなければ、ステップＳ５５において評価点を一つ進めｊ＝ｊ＋１に置き換えて、ステップＳ５２に戻り、Ｓｕｍに次の評価点までの距離ｄ（ｊ＋１）を加える。
【００７２】
そして、ステップＳ５４で評価点ｅｐ（ｊ＋１）までの経路長Ｌｋと距離ΔＤとを比較する。この作業を、経路長Ｌｋが距離ΔＤよりも大きくなるまで繰り返し、大きくなればステップＳ５６へ行く。なお、経路長Ｌｋが距離ΔＤよりも大きくなる直前の評価点をｅｐ（ｍ）とする。
【００７３】
ステップＳ５６において、現在の工具位置ｔｐ（ｋ）から評価点ｅｐ（ｍ）までの距離ΔＤ（ｍ）を、評価点ｅｐ（ｍ）の座標を利用して算出する。次に、距離ΔＤ（ｍ）が距離ΔＤよりも大きいかどうか判定し（ステップＳ５７）、大きくなければステップＳ５８からステップＳ５６へ戻り次の評価点ｅｐ（ｍ＋１）までの距離ΔＤ（ｍ＋１）を算出する。
【００７４】
さらに、次の評価点、その次の評価点と次々と計算し、距離ΔＤ（ｍ）が距離ΔＤよりも大きくなるまで行う。そして、大きくなったときの評価点をｅｐ（ｕ）、評価点ｅｐ（ｕ）までの距離をΔＤ（ｕ）、その一つ手前の評価点をｅｐ（ｕ−１）、評価点ｅｐ（ｕ−１）までの距離をΔＤ（ｕ−１）とする。
【００７５】
さらに、ステップＳ５９において、評価点ｅｐ（ｕ−１）と評価点ｅｐ（ｕ）との間において、現在の工具位置ｔｐ（ｋ）との距離がΔＤとなる点を求めて、次の工具位置ｔｐ（ｋ＋１）とする（ステップＳ５９）。このとき、図４のステップＳ３０においてΔＬを与えて次の評価点を求めたときと同様の方法により、入力データ記憶装置１２に記憶された曲面データに基づいて工具を曲面とちょうど接するように仮想的に配置して、すなわち工具が曲面と干渉しないようにして、例えば２分法等による収束演算を行って、距離ΔＤ離れた次の工具位置ｔｐ（ｋ＋１）が決定される。
【００７６】
上記実施の形態において、数値制御装置は、一般的には一つのマイクロプロセッサを有するマイクロコンピュータにより実現することができるが、複数のマイクロプロセッサを有するものを用いて、例えば軌道データの生成と入力データの記憶、曲面状態の評価、指令速度の決定、工具位置の決定等の各タスクを分担させ、これらの処理をリアルタイムに同時並行的に行い処理を高速化することもできる。
【００７７】
また、上記実施の形態では、曲面状態評価装置２０は工具が加工面に当接するようにかつ次の評価点までの距離がΔＬ一定となるようにして工具を仮想的に配置し各評価点を求めるものを示したが、データ処理速度を高めるために例えば図６（ｂ）の経路計画軌跡ＴＲＪ上に等間隔に評価点を設定して評価データを求めるようにすることもできる。また、評価点の間隔ΔＬを工具の送り距離ΔＤ＝Ｆ・ΔＴよりもかなり小さく設定して評価の精度を上げることもできる。
【００７８】
以上のように、入力データ記憶装置１２に記憶された曲面データを用いて曲面状態の評価を行い、またこの評価データを活用して、曲面状態に応じて機械の許容速度あるいはユーザ設定速度一杯まで速度を上げて、高速加工を可能とした。さらに、曲面の評価データに基づいて次の工具位置の探索範囲を見つけてその探索範囲について探索すればよいようにして、次の工具位置を迅速に決定できるようにした。従って、迅速に工具位置を決定でき、生産性を向上させることができる。
【００７９】
また、ＣＡＤ／ＣＡＭ装置にて従来作成していた工具経路データの作成を省略でき、この点からも生産性が向上する。
【００８０】
さらに、曲面状態評価装置２０による曲面状態の評価と、指令速度決定装置３０による指令速度の決定と、工具位置データ作成装置４０による工具位置の決定とを、曲面状態評価装置２０による曲面状態の評価を若干先行させながらリアルタイムで行うようにしたので、曲面状態評価装置２０の評価データ記憶部２４の容量は小さいもので済み、装置が安価なものとなる。また、全体の処理時間を短縮でき、生産性を向上させることができる。
【００８１】
上記各実施の形態においては、数値制御される装置の処理作用部が数値制御工作機械の工具であるものを示したが、本発明は工作機械の数値制御装置に限らず、ロボット装置等の数値制御装置に用いることができ、同様の効果を奏する。ロボット装置として、例えば処理作用部として砥石を用いて処理すべき処理面の仕上げ処理を行うもの等がある。
【００８２】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載するような効果を奏する。
【００８３】
本発明の数値制御装置においては、
評価手段と指令速度決定手段と処理作用部位置データ作成手段とを有し、
評価手段は、複数の評価点を設定するとともにこの評価点について評価データを作成するものであって、
複数の評価点とは、数値制御される装置の処理作用部を移動させるべき経路計画軌跡上に処理作用部を処理対象物の処理すべき処理面と接するようにして処理作用部の移動方向に順次仮想的に配置したときの処理作用部の位置を表す点であり、
評価データとは、評価データが対応する評価点から数えて何番目の評価点が次のクランプ点であるかを示すポインタと評価データが対応する評価点から次のクランプ点までのクランプ点経路長と評価データが対応する評価点がクランプ点である場合には処理面の形状に基づき求められた評価データが対応する評価点を通過すべき処理作用部の通過速度とを含むデータであり、クランプ点とは通過速度が予め設定された設定速度よりも低い評価点のことであり、
指令速度決定手段は、現在の処理作用部の位置からこの現在の処理作用部の位置に最も近い次の評価点までの距離を求めるとともに、現在の処理作用部の位置から最も近い次の評価点までの距離に最も近い次の評価点の評価データ中のクランプ点経路長を加算して求めた総経路長と、最も近い次の評価点の評価データ中のポインタを利用して求めた次のクランプ点の評価データ中の通過速度と、現在の処理作用部の速度と、から減速の要否を判定して処理作用部を移動させるべき指令速度を決定するものであり、
処理作用部位置データ作成手段は、指令速度と現在の処理作用部の位置とに基づき現在の処理作用部位置から所定の距離離れるとともに処理面と接するように処理作用部を仮想的に配置して処理作用部位置を求めこの求めた処理作用部位置を数値制御される装置に与えるものであるので、
処理対象物の形状に基づいてこのような内容の評価データを作成しておくことにより、形状に応じて処理作用部の速度を適切に設定できるとともに、処理速度を高くするように指令速度を決定できる。また、評価データの作成及び処理作用部位置の決定は処理対象物の形状に基づいてなされるので、処理対象物の形状から中間データを介することなく決定でき、作成するデータ量の増加を抑制できる。これらにより、生産性が向上する。
【００８４】
そして、評価手段と指令速度決定手段と処理作用部位置データ作成手段とを有し、
評価手段は、複数の評価点を設定するとともにこの評価点について評価データを作成するものであって、
複数の評価点とは、数値制御される装置の処理作用部を移動させるべき経路計画軌跡上に処理作用部を処理対象物の処理すべき処理面と接するようにして処理作用部の移動方向に順次仮想的に配置したときの処理作用部の位置を表す点であり、
評価データとは、評価データが対応する評価点から次の評価点までの距離と評価データが対応する評価点を通過すべき処理作用部の通過速度とを含むデータであり、
指令速度決定手段は、評価データに基づき減速の要否を判定して処理作用部を移動させるべき指令速度を決定するものであり、
処理作用部位置データ作成手段は、加算経路長が所定の長さ以上になる評価点を求めこの求めた評価点を出発点として処理面と接するように処理作用部を仮想的に配置して現在の処理作用部位置から所定の距離離れた処理作用部位置を探索しこの探索した処理作用部位置を数値制御される装置に与えるものであって、加算経路長とは、現在の処理作用部位 置からこの現在の処理作用部位置に最も近い次の評価点までの距離と、最も近い評価点を始点にして各評価点の評価データ中の次の評価点までの距離を順次加算した距離との和であるので、
処理対象物の形状に基づいてこのような内容の評価データを作成しておくことにより、この評価データを利用して現在の処理作用部位置から所定の距離離れた次の処理作用部位置を、加算経路長が所定の長さ以上になる評価点を出発点として求めることができるので、すなわち現在の処理作用部位置から加算経路長が所定の長さ以上になる評価点までの間の評価点を飛ばして求めることができるので、次の処理作用部位置を迅速に決定できる。また、評価データの作成及び処理作用部位置の決定は形状データに基づいてなされるので、処理対象物の形状から中間データを介することなく決定でき、作成するデータ量の増加を抑制できる。これらにより、生産性が向上する。
【００８５】
さらに、評価手段と指令速度決定手段と処理作用部位置データ作成手段とを有し、
評価手段は、複数の評価点を設定するとともにこの評価点について評価データを作成するものであって、
複数の評価点とは、数値制御される装置の処理作用部を移動させるべき経路計画軌跡上に処理作用部を処理対象物の処理すべき処理面と接するようにして処理作用部の移動方向に順次仮想的に配置したときの処理作用部の位置を表す点であり、
評価データとは、評価データが対応する評価点から数えて何番目の評価点が次のクランプ点であるかを示すポインタと評価データが対応する評価点から次の評価点までの距離と評価データが対応する評価点から次のクランプ点までのクランプ点経路長と評価データが対応する評価点がクランプ点である場合には処理面の形状に基づき求められた評価データが対応する評価点を通過すべき処理作用部の通過速度とを含むデータであり、クランプ点とは通過速度が予め設定された設定速度よりも低い評価点のことであり、
指令速度決定手段は、現在の処理作用部の位置からこの現在の処理作用部の位置に最も近い次の評価点までの距離を求めるとともに、現在の処理作用部の位置から最も近い次の評価点までの距離に最も近い次の評価点の評価データ中のクランプ点経路長を加算して求めた総経路長と、最も近い次の評価点の評価データ中のポインタを利用して求めた次のクランプ点の評価データ中の通過速度と、現在の処理作用部の速度と、から減速の要否を判定して処理作用部を移動させるべき指令速度を決定するものであり、
処理作用部位置データ作成手段は、加算経路長が所定の長さ以上になる評価点を求めこの求めた評価点を出発点として処理面と接するように処理作用部を仮想的に配置して現在の処理作用部位置から所定の距離離れた処理作用部位置を探索しこの探索した処理作用部位置を数値制御される装置に与えるものであって、加算経路長とは、現在の処理作用部位置からこの現在の処理作用部位置に最も近い次の評価点までの距離と、最も近い評価点を始点にして各評価点の評価データ中の次の評価点までの距離を順次加算した距離との和であるので、
処理対象物の形状に基づいてこのような内容の評価データを作成しておくことにより、形状に応じて処理作用部の速度を適切に設定できるとともに、処理速度をこの評価データを利用して現在の処理作用部位置から所定の距離離れた次の処理作用部位置を高くするように指令速度を決定できる。また、現在の処理作用部位置から所定の距離離れた次の処理作用部位置を、加算経路長が所定の長さ以上になる評価点を出発点として求めることができるので、すなわち現在の処理作用部位置から加算経路長が所定の長さ以上になる評価点までの間の評価点を飛ばして求めることができるので、次の処理作用部位置を迅速に決定できる。さらに、評価データの作成及び処理作用部位置の決定は形状データに基づいてなされるので、処理対象物の形状から中間データを介することなく決定でき、作成するデータ量の増加を抑制できる。これらにより、生産性が向上する。
処理対象物の形状に基づいてこのような内容の評価データを作成しておくことにより、形状に応じて処理作用部の速度を適切に設定できるとともに、処理速度を高くするように指令速度を決定できる。また、次の評価点までの距離を含む評価データを作成しておくこ とにより、この評価データを利用して現在の処理作用部位置から所定の距離離れた次の処理作用部位置を、加算経路長が所定の長さ以上になる評価点を出発点として求めることができるので、すなわち現在の処理作用部位置から加算経路長が所定の長さ以上になる評価点までの間の評価点を飛ばして求めることができるので、次の処理作用部位置を迅速に決定できる。さらに、評価データの作成及び処理作用部位置の決定は形状データに基づいてなされるので、処理対象物の形状から中間データを介することなく決定でき、作成するデータ量の増加を抑制できる。これらにより、生産性が向上する。
【００８６】
また、評価手段は、評価点の中から連続する３つの評価点を取り出しこの３点を通る円弧の曲率に基づいて評価点を通過すべき通過速度を求めるものであることを特徴とするので、
３つの評価点を通る円弧の曲率に基づいて評価点を通過すべき処理作用部の通過速度を設定することにより、曲率に応じて処理作用部の通過速度を設定することができる。
【００８７】
そして、評価手段と指令速度決定手段と処理作用部位置データ作成手段の各動作がリアルタイムに行われるものであることを特徴とするので、
これらをリアルタイムで行うことにより、全体の処理時間を短縮でき、生産性が向上する。
【００８８】
さらに、処理作用部位置データ作成手段は、探索した処理作用部位置を所定のサンプリング間隔にて数値制御される装置に与えるものであって、所定の距離は指令速度決定手段が決定した指令速度とサンプリング間隔との積であることを特徴とするので、
所定のサンプリング間隔で処理作用部位置を数値制御される装置に与える場合、所定の距離は指令速度決定手段が決定した指令速度とサンプリング間隔との積となる。
【００８９】
また、処理作用部位置データ作成手段は、探索した処理作用部位置を所定のサンプリング間隔にて数値制御される装置に与えるものであって、所定の長さは指令速度決定手段が決定した指令速度とサンプリング間隔との積であることを特徴とするので、
所定のサンプリング間隔で処理作用部位置を数値制御される装置に与える場合、指令速度決定手段が決定した指令速度とサンプリング間隔との積を所定の長さとして用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態の一形態の数値制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】 数値制御装置の全体の動作を示すフローチャートである。
【図３】 加工モードの例を示す説明図である。
【図４】 図１の曲面状態評価装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】 曲面状態評価装置における評価点を求める動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】 曲面上における現在の評価点から次の評価点を求めるための概念を示す説明図である。
【図７】 工具干渉回避計算の一例を示す説明図である。
【図８】 曲面の評価を行うために求めた評価点とクランプ点の例を示す説明図である。
【図９】 曲面の評価を行うために求めた評価点を示す説明図である。
【図１０】 図１の指令速度決定装置の動作を示すフローチャートである。
【図１１】 工具位置と評価点とクランプ点との関係を示す説明図である。
【図１２】 図１の工具位置データ決定装置の動作を示すフローチャートである。
【図１３】 評価点を利用して工具位置を決定する過程を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１１ 軌道データ生成装置、１２ 入力データ記憶装置、２０ 曲面状態評価装置、
２１ 評価点決定部、２２ 評価点データバッファ部、２３ 評価データ作成部、
２４ 評価データ記憶部、３０ 指令速度決定装置、４０ 工具位置データ作成装置、
４１ 工具位置決定部、４２ 工具位置データバッファ部。
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば工作機械の制御に用いられる数値制御装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自由曲面の金型の加工を行う際には、従来より、ＣＡＤ／ＣＡＭ装置を使用して自由曲面に接するようにして仮想的に工具を移動させたときの工具経路を直線、円弧、曲線等の微小線分にて近似して表した工具経路データを作成した後、数値制御工作機械にその工具経路データを与えて切削加工することが行われている。
【０００３】
一般に、数値制御工作機械によって曲面加工を行う場合、ＣＡＤ／ＣＡＭ装置にて作成される工具経路データの数は膨大なものとなる。特に、最近の高速切削による加工では、加工ピックフィードをなるべく小さくして鏡面に近い面を実現し、その後の磨き工程の負担を軽減したり、あるいは省略したりする方法が採られるようになってきている。
【０００４】
このような加工では、工具経路データを構成する微小線分の指令の数を増やして加工精度を向上させることが行われている。しかし、微小線分の形状指令の数を増やした場合、形状指令のつなぎ目毎に停止し、加工能率が低下する。
【０００５】
このような問題点を解決するものとして、例えば特開平７−２３９７０８号公報に示されたものがある。これは、形状指令のつなぎ目毎に停止することなく、機械の許容速度を超えない最大の速度で移動するようにして、効率の良い加工を実現しようとするものである。
【０００６】
また、現場では工具摩耗や工具交換によって工具径の補正を必要とすることがある。しかしながら、三次元曲面加工においては、ボールエンドミルで切削することが多く、オフセット量を修正することが難しいため、ＣＡＤ／ＣＡＭ装置を使って莫大な数の工具経路データを計算し直すことが必要となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の数値制御装置においては、金型形状データから微小線分で近似した工具経路データを作成し、数値制御装置においてこれらの線分上を補間して工具の位置を指示する補間点を求めていた。このため、補間点に工具を配置したときに曲面に接触する状態であるかどうか保証できなかった。
【０００８】
そして、ＣＡＤ／ＣＡＭ装置にて作成して数値制御装置に渡す工具経路データの微小線分の数を増大することは、データ受け渡しの点から限界があるし、上記特開平７−２３９７０８号公報のように、機械の許容速度の限度まで加工速度を上げたとしても、微小線分間のつなぎ目毎に許容速度の確認を行わなければならず、この確認のデータ処理の時間が増大する。さらに、機械の時定数を一定にして工具の加減速を行うものであるため、許容加速度の限度まで加減速を行うことができず、加減速に時間がかかるために、加工時間を短縮できない。
【０００９】
また、工具経路データによる工具経路を滑らかに補間し、かつ稜線では角出しを再現するためには、微小線分の情報から減速箇所を予測しなければならず、工具経路が十分滑らかになるように線分を微小にするほど線分終端の誤差は無視できなくなる。このため、角部なのか曲線の一部を表しているかが判断できず、加工品質を向上させることができないという問題点があった。
【００１０】
そして、加工対象物の加工面そのものの評価を行っていないので、加工面そのものの状況に応じて可能な限り加工速度を上げて加工能率を向上させるということができなかった。
【００１１】
さらに、現場では工具摩耗や工具交換によって工具径の補正を必要とし、ＣＡＤ／ＣＡＭ装置を使って莫大な数の工具経路データを計算し直さねばならず、作業効率が大きく低下する。
【００１２】
この発明は上記のような問題点を解決して、次のような数値制御装置を得ること及び数値制御方法を提供することを目的とする。
ａ．従来ＣＡＤ／ＣＡＭ装置から数値制御装置に渡していた工具経路データの作成を省略して処理対象物の処理すべき処理面としての加工対象物の加工すべき加工面の形状から処理作用部位置としての工具位置を決定できる。
ｂ．処理対象物の処理面の形状を評価した評価データに基づいて処理面の形状に応じた適切な移動速度及び処理作用部位置を迅速に決定でき、処理の時間を短縮できる。
ｃ．処理対象物の処理面の評価と処理作用部位置の決定とをリアルタイムに行い、記憶するデータ量を減らし、また全体のデータ処理時間を短くできる。
ｄ．これらにより、生産性を向上させることができる。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の数値制御装置においては、
評価手段と指令速度決定手段と処理作用部位置データ作成手段とを有し、
評価手段は、複数の評価点を設定するとともにこの評価点について評価データを作成するものであって、
複数の評価点とは、数値制御される装置の処理作用部を移動させるべき経路計画軌跡上に処理作用部を処理対象物の処理すべき処理面と接するようにして処理作用部の移動方向に順次仮想的に配置したときの処理作用部の位置を表す点であり、
評価データとは、評価データが対応する評価点から数えて何番目の評価点が次のクランプ点であるかを示すポインタと評価データが対応する評価点から次のクランプ点までのクランプ点経路長と評価データが対応する評価点がクランプ点である場合には処理面の形状に基づき求められた評価データが対応する評価点を通過すべき処理作用部の通過速度とを含むデータであり、クランプ点とは通過速度が予め設定された設定速度よりも低い評価点のことであり、
指令速度決定手段は、現在の処理作用部の位置からこの現在の処理作用部の位置に最も近い次の評価点までの距離を求めるとともに、現在の処理作用部の位置から最も近い次の評価点までの距離に最も近い次の評価点の評価データ中のクランプ点経路長を加算して求めた総経路長と、最も近い次の評価点の評価データ中のポインタを利用して求めた次のクランプ点の評価データ中の通過速度と、現在の処理作用部の速度と、から減速の要否を判定して処理作用部を移動させるべき指令速度を決定するものであり、
処理作用部位置データ作成手段は、指令速度と現在の処理作用部の位置とに基づき現在の処理作用部位置から所定の距離離れるとともに処理面と接するように処理作用部を仮想的に配置して処理作用部位置を求めこの求めた処理作用部位置を数値制御される装置に与えるものである。
処理対象物の形状に基づいてこのような内容の評価データを作成しておくことにより、形状に応じて処理作用部の速度を適切に設定できるとともに、処理速度を高くするように指令速度を決定できる。また、評価データの作成及び処理作用部位置の決定は処理対象物の形状に基づいてなされるので、処理対象物の形状から中間データを介することなく決定でき、作成するデータ量の増加を抑制できる。
【００１４】
そして、評価手段と指令速度決定手段と処理作用部位置データ作成手段とを有し、
評価手段は、複数の評価点を設定するとともにこの評価点について評価データを作成するものであって、
複数の評価点とは、数値制御される装置の処理作用部を移動させるべき経路計画軌跡上に処理作用部を処理対象物の処理すべき処理面と接するようにして処理作用部の移動方向に順次仮想的に配置したときの処理作用部の位置を表す点であり、
評価データとは、評価データが対応する評価点から次の評価点までの距離と評価データが対応する評価点を通過すべき処理作用部の通過速度とを含むデータであり、
指令速度決定手段は、評価データに基づき減速の要否を判定して処理作用部を移動させるべき指令速度を決定するものであり、
処理作用部位置データ作成手段は、加算経路長が所定の長さ以上になる評価点を求めこの求めた評価点を出発点として処理面と接するように処理作用部を仮想的に配置して現在の処理作用部位置から所定の距離離れた処理作用部位置を探索しこの探索した処理作用部位置を数値制御される装置に与えるものであって、加算経路長とは、現在の処理作用部位置からこの現在の処理作用部位置に最も近い次の評価点までの距離と、最も近い評価点を始点にして各評価点の評価データ中の次の評価点までの距離を順次加算した距離との和である。
処理対象物の形状に基づいてこのような内容の評価データを作成しておくことにより、この評価データを利用して現在の処理作用部位置から所定の距離離れた次の処理作用部位置を、加算経路長が所定の長さ以上になる評価点を出発点として求めることができるので、すなわち現在の処理作用部位置から加算経路長が所定の長さ以上になる評価点までの間の評価点を飛ばして求めることができるので、次の処理作用部位置を迅速に決定できる。また、評価データの作成及び処理作用部位置の決定は形状データに基づいてなされるので、処理対象物の形状から中間データを介することなく決定でき、作成するデータ量の増加を抑制できる。
【００１５】
さらに、評価手段と指令速度決定手段と処理作用部位置データ作成手段とを有し、
評価手段は、複数の評価点を設定するとともにこの評価点について評価データを作成するものであって、
複数の評価点とは、数値制御される装置の処理作用部を移動させるべき経路計画軌跡上に処理作用部を処理対象物の処理すべき処理面と接するようにして処理作用部の移動方向に順次仮想的に配置したときの処理作用部の位置を表す点であり、
評価データとは、評価データが対応する評価点から数えて何番目の評価点が次のクランプ点であるかを示すポインタと評価データが対応する評価点から次の評価点までの距離と評価データが対応する評価点から次のクランプ点までのクランプ点経路長と評価データが対応する評価点がクランプ点である場合には処理面の形状に基づき求められた評価データが対応する評価点を通過すべき処理作用部の通過速度とを含むデータであり、クランプ点とは通過速度が予め設定された設定速度よりも低い評価点のことであり、
指令速度決定手段は、現在の処理作用部の位置からこの現在の処理作用部の位置に最も近い次の評価点までの距離を求めるとともに、現在の処理作用部の位置から最も近い次の評価点までの距離に最も近い次の評価点の評価データ中のクランプ点経路長を加算して求めた総経路長と、最も近い次の評価点の評価データ中のポインタを利用して求めた次のクランプ点の評価データ中の通過速度と、現在の処理作用部の速度と、から減速の要否を判定して処理作用部を移動させるべき指令速度を決定するものであり、
処理作用部位置データ作成手段は、加算経路長が所定の長さ以上になる評価点を求めこの求めた評価点を出発点として処理面と接するように処理作用部を仮想的に配置して現在の処理作用部位置から所定の距離離れた処理作用部位置を探索しこの探索した処理作用部位置を数値制御される装置に与えるものであって、加算経路長とは、現在の処理作用部位置からこの現在の処理作用部位置に最も近い次の評価点までの距離と、最も近い評価点を始点にして各評価点の評価データ中の次の評価点までの距離を順次加算した距離との和である。
処理対象物の形状に基づいてこのような内容の評価データを作成しておくことにより、形状に応じて処理作用部の速度を適切に設定できるとともに、処理速度を高くするように指令速度を決定できる。また、次の評価点までの距離を含む評価データを作成しておくことにより、この評価データを利用して現在の処理作用部位置から所定の距離離れた次の処理作用部位置を、加算経路長が所定の長さ以上になる評価点を出発点として求めることができるので、すなわち現在の処理作用部位置から加算経路長が所定の長さ以上になる評価点までの間の評価点を飛ばして求めることができるので、次の処理作用部位置を迅速に決定できる。さらに、評価データの作成及び処理作用部位置の決定は形状データに基づいてなされるので、処理対象物の形状から中間データを介することなく決定でき、作成するデータ量の増加を抑制できる。
【００１６】
また、評価手段は、評価点の中から連続する３つの評価点を取り出しこの３点を通る円弧の曲率に基づいて評価点を通過すべき通過速度を求めるものであることを特徴とする。
３つの評価点を通る円弧の曲率に基づいて評価点を通過すべき処理作用部の通過速度を設定することにより、曲率に応じて処理作用部の通過速度を設定することができる。
【００１７】
そして、評価手段と指令速度決定手段と処理作用部位置データ作成手段の各動作がリアルタイムに行われるものであることを特徴とする。
これらをリアルタイムで行うことにより、全体の処理時間を短縮できる。
【００１８】
さらに、処理作用部位置データ作成手段は、探索した処理作用部位置を所定のサンプリング間隔にて数値制御される装置に与えるものであって、所定の距離は指令速度決定手段が決定した指令速度とサンプリング間隔との積であることを特徴とする。
所定のサンプリング間隔で処理作用部位置を数値制御される装置に与える場合、所定の距離は指令速度決定手段が決定した指令速度とサンプリング間隔との積となる。
【００１９】
また、処理作用部位置データ作成手段は、探索した処理作用部位置を所定のサンプリング間隔にて数値制御される装置に与えるものであって、所定の長さは指令速度決定手段が決定した指令速度とサンプリング間隔との積であることを特徴とする。
所定のサンプリング間隔で処理作用部位置を数値制御される装置に与える場合、指令速度決定手段が決定した指令速度とサンプリング間隔との積を所定の長さとして用いることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明の実施の形態の一形態である数値制御装置の構成を示すブロック図である。図１において、軌道データ生成装置１１は、どのような移動モード、すなわち加工モードにより曲面加工を行うかにより、数値制御される装置の処理作用部である数値制御工作機械の工具を移動させるべきＸＹ平面上における経路計画軌跡を規定する軌道データを生成し、軌道データを入力データ記憶装置１２へ出力する。経路計画軌跡の詳細については、後述する。
【００２１】
なお、加工対象物の曲面がこの発明における処理対象物の処理面の一例であり、数値制御される数値制御工作機械がこの発明における数値制御される装置の一例であり、工具がこの発明における数値制御される装置の処理作用部の一例である。
【００２２】
入力データ記憶装置１２は、上記軌道データ生成装置１１により生成された軌道データ、三次元の曲面データ、工具データ、送り速度データ等の数値制御加工に必要な入力データを記憶する。ここで、上記曲面データは加工対象物の加工面の形状を表すものであり、ＮＵＲＢＳ（Ｎｏｎ Ｕｎｉｆｏｒｍｅｄ Ｒａｔｉｏｎａｌ Ｂ−Ｓｐｌｉｎｅ；有理化Ｂスプライン）曲面等がある。このＮＵＲＢＳ曲面の場合には、曲面データとして、階数、ノットベクトル、制御点、重みを入力するが、他の任意の曲面データを用いてもよい。
【００２３】
工具データとしては、ボールエンドミル、フラットエンドミル、ラジアルエンドミル等の工具の種類と、当該工具の工具径等のデータを入力する。送り速度データは、ユーザが設定した工具の送り速度であるユーザ設定速度である。ユーザ設定速度ｆｕは、機械の許容速度ｆｍａｘの範囲内にて設定可能である。
【００２４】
曲面状態評価装置２０は、評価点決定部２１、評価点データバッファ部２２、評価データ作成部２３、評価データ記憶部２４を有する。評価点決定部２１は、曲面データに基づき曲面状態、すなわち曲面の形状の評価のための評価点を決定する。評価点データバッファ部２２は評価点決定部２１が決定した評価点を複数個、一時的に記憶する。
【００２５】
なおここで、評価点とは、経路計画軌跡上のサンプリング点のＸ、Ｙ座標上に、工具が曲面とちょうど接するように仮想的に配置したときの工具位置のことを言う（後述の図９のサンプリング点ｓｐ（１），ｓｐ（２），・・・ｓｐ（ｊ）、評価点ｅｐ（１），ｅｐ（２），・・・ｅｐ（ｊ）を参照）。
【００２６】
評価データ作成部２３は、入力データ記憶装置１２に記憶された曲面データに基づきこれから加工しようとする曲面状態を評価点に対応させて評価し、評価点ごとに評価データを作成する。評価データの詳細は後述する。評価データ記憶部２４は、評価データ作成部２３にて求めた評価データを記憶する。
【００２７】
指令速度決定装置３０は、評価データ作成部２３に記憶された評価データに基づき、工具を移動させるべき指令速度を決定する。
【００２８】
処理作用部位置データ作成装置としての工具位置データ作成装置４０は、工具位置決定部４１、工具位置データバッファ部４２を有する。工具位置決定部４１は指令速度決定装置３０からの指令速度及び入力データ記憶装置１２に記憶された曲面データに基づき工具位置を決定する。工具位置は、上記指令速度から工具と曲面との干渉回避計算を行った上で求める。工具位置データバッファ部４２は、工具位置決定部４１にて決定された工具位置を一時的に記憶し、必要に応じて図示しないサーボ制御部に送る。
【００２９】
なお、工具位置は、所定時間間隔ごとに数値制御装置が出力すべき工具位置を表すＸ，Ｙ，Ｚ軸の座標であり、この工具位置を表す座標の集まりが工具位置データである。
【００３０】
図示しないサーボ制御部は、工具位置を表すデジタル信号として工具位置データ作成装置４０の工具位置データバッファ部４２から受け取った工具位置データに基づき、現在着目している工具位置（以下、現在の工具位置という）の座標と次の工具位置の座標との差から、Ｘ，Ｙ，Ｚそれぞれの軸方向における工具の移動すべき値に相当するパルス数ΔＸ，ΔＹ，ΔＺを計算し、サーボモータを制御する。
【００３１】
次に、動作について説明する。まず、全体の大まかな動作を説明し、次いで各部の詳細な動作を説明する。図２は全体の動作を示すフローチャート、図３は加工モードの例を示す説明図、図４は曲面状態評価装置の動作を示すフローチャートである。
【００３２】
まず、図２のフローチャートにより全体の動作を説明する。
ステップＳ１において、軌道データ生成装置１１は、与えられた処理モードとしての加工モードに基づき軌道データを生成する。曲面を加工するためには、加工モードを設定しておく必要があり、ステップＳ１ではこの設定された加工モードより軌道データを生成する。
【００３３】
軌道データは、工具をどのように移動させるかを示すデータであり、ここでは軌道データ生成装置１１が加工モードに応じてＸＹ平面上の経路計画軌跡を示すデータとして生成する。加工モードとしては、ジグザグ加工モード、渦巻き加工モード、スプライン加工モード、円弧加工モード等がある。
【００３４】
図３はそのような加工モードを示すものであり、図３（ａ）にＸＹ平面上でジグザグに定義した経路計画軌跡によるジグザグ加工モードの例を、図３（ｂ）にＸＹ平面上で渦巻き状に定義した経路計画軌跡による渦巻き加工モードの例を示す。
【００３５】
経路計画軌跡は、ピッチ等のデータを与えて加工モードを設定すれば、例えば図３（ａ）あるいは図３（ｂ）の点ＯＰ１から点ＯＰ２、点ＯＰ２から点ＯＰ３、点ＯＰ３から点ＯＰ４、・・・・というように、ＸＹ平面上の軌道として求められる。
【００３６】
入力データ記憶装置１２は、軌道データ生成装置１１から入力された軌道データ、曲面データ、工具データ、送り速度データ等の入力データを記憶する（ステップＳ２）。曲面状態評価装置２０は、入力データ記憶装置１２に記憶された曲面データに基づきこれから加工しようとする曲面状態を評価し、評価点を設定し、その評価点における評価データを作成し、記憶する（ステップＳ３）。
【００３７】
指令速度決定装置３０は、曲面状態評価装置２０から受け取った評価データを有効に利用して機械の許容速度及び許容加速度の範囲内で最大の加工速度を得るべく指令速度を決定する（ステップＳ４）。なお、機械の許容速度や許容加速度は、駆動モータの特性や機械振動の抑制等の点から決定される。工具位置データ作成装置４０は、指令速度決定装置３０から受けた指令速度に従い、所定のサンプリング間隔毎に数値制御装置が出力すべき工具位置のデータを、上記評価データを活用して迅速に作成する（ステップＳ５）。
【００３８】
以上の動作はリアルタイムに行うが、それぞれの後工程で複数個のデータを使ってデータ処理をする関係上（詳細後述）、曲面状態評価装置２０における評価データの作成、指令速度決定装置３０における指令速度の決定、工具位置データ作成装置４０における工具位置のデータの作成、の順に、それぞれ所定のデータ個数分を先行させて行う。
【００３９】
次に、図４のフローチャートにより図２のステップＳ３の詳細動作を説明する。図４のステップＳ３０において、評価点決定部２１は経路計画軌跡に対応させて曲面を評価するための評価点を求め、評価点データバッファ部２２に一時的に記憶する。この評価点を求めるステップＳ３０については、後でさらに詳細に説明する。
【００４０】
次に、評価点データバッファ部２２に記憶された評価点の中から連続する３点を取り出し、この３点を通る円弧の曲率半径Ｒｃを算出し、この曲率半径Ｒｃに対応する曲率対応速度ｆｓｈを、次の式にて求める（ステップＳ３１）。
ｆｓｈ＝√（Ｂ・Ｒｃ）
ここに、Ｂ：工具の許容加速度、
である。
【００４１】
求めた評価点ｅｐ（ｊ）における曲率対応速度ｆｓｈについて、次の判定式に当てはまるかどうかで当該評価点ｅｐ（ｊ）がクランプ点か否かを判定する（ステップＳ３２）。なお、ｆｕはユーザにより設定された加工速度であるユーザ設定速度であり、入力データ記憶装置１２に記憶されているものである。
ｆｓｈ＜ｆｕ
すなわち、曲率対応速度ｆｓｈがユーザ設定速度ｆｕより小さいか否かを判定する。
【００４２】
小さければ、ステップＳ３３において、当該評価点ｅｐ（ｊ）はクランプ点ｅｐｃ（ｎ）であるとして、クランプフラグを１にする。さらに、すぐ前のクランプ点ｅｐｃ（ｎ−１）の次の評価点ｅｐ（ｘ）（後述の図８参照）まで遡って、各評価点のポインタＰＮ（ダミーの値が入れてある）を各評価点から数えて何個目にクランプ点ｅｐｃ（ｎ）（現在の評価点ｅｐ（ｊ））があることになるのかを数えて、各評価点ｅｐ（ｘ），ｅｐ（ｘ＋１），ｅｐ（ｘ＋２），・・・のポインタＰＮを書き換える。
【００４３】
図８は、曲面の評価を行うために求めた評価点とクランプ点の例を示す説明図であり、上述のようにして評価点ｅｐ（ｘ），ｅｐ（ｘ＋１），・・・ｅｐ（ｊ＋１）、クランプ点ｅｐｃ（ｎ−１），ｅｐｃ（ｎ）を求めたものである。図９は、曲面の評価を行うために求めた評価点を示す説明図である。なお、図中、Ｔは工具、ｅｃは評価点間を直線で結んだ評価線である。
【００４４】
図８において、例えば、現在の評価点ｅｐ（ｊ）（クランプ点ｅｐｃ（ｎ））から５個前の評価点ｅｐ（ｊ−５）がクランプ点ｅｐｃ（ｎ−１）であったとすると、各評価点ｅｐ（ｊ−４），ｅｐ（ｊ−３），ｅｐ（ｊ−２），ｅｐ（ｊ−１）の評価データ中のポインタＰＮは、それぞれ４，３，２，１となる。なお、当該クランプ点ｅｐ（ｊ）（ｅｐｃ（ｎ））におけるポインタＰＮは０である。
【００４５】
そして、ステップＳ３５において、現在の評価点ｅｐ（ｊ）（ｅｐｃ（ｎ））から一つ前のクランプ点ｅｐｃ（ｎ−１）までの間の各評価点ｅｐ（ｘ），ｅｐ（ｘ＋１），・・・・の評価データ中の（次の）クランプ点ｅｐｃ（ｎ）までのクランプ点経路長としての経路長Ｌｃ（ｘ），Ｌｃ（ｘ＋１），・・・・を書き換える（ステップＳ３４）。なお、経路長とは、各評価点ｅｐ（ｘ），ｅｐ（ｘ＋１），・・・・等からクランプ点ｅｐｃ（ｎ）までの間にある各評価点間の距離ｄ（ｘ），ｄ（ｘ＋１），・・・・等の和である。
【００４６】
ステップＳ３５において、評価点ｅｐ（ｊ）における通過速度Ｆｐとして、ユーザ設定速度ｆｕよりも低い速度である曲率対応速度ｆｓｈに設定する。この速度ｆｓｈがクランプ点速度になる。
【００４７】
クランプ点でなければ、通過速度Ｆｐはユーザ設定速度ｆｕのままとし、当該評価点ｅｐ（ｊ）のクランプフラグを０にし（ステップＳ３６）、ステップＳ３７へ行く。ステップＳ３７において、一つ前の評価点ｅｐ（ｊ−１）と現在の評価点ｅｐ（ｊ）との間の距離ｄ（ｊ−１）を求め、前の評価点ｅｐ（ｊ−１）における前の評価点ｅｐ（ｊ−１）から次の評価点ｅｐ（ｊ）までの距離ｄ（ｊ−１）を書き換える。書き換えるまでは、前の評価点ｅｐ（ｊ−１）の評価データの中の距離ｄ（ｊ−１）には、ダミーの値が入れてある。
【００４８】
なお、評価点ｅｐ（ｊ）の評価データ中、現在の評価点ｅｐ（ｊ）から次の評価点ｅｐ（ｊ＋１）までの距離ｄ（ｊ）は次の評価点ｅｐ（ｊ＋１）が決まるまで求められないので、ダミーの値を入れておく。
【００４９】
上記のようにして求めた評価点ｅｐ（ｊ）における評価データの内容は、次の通りであり、この評価データを評価データ記憶部２４に記憶する（ステップＳ３８）。
ｅｐ（ｊ）：評価点のパラメータ。
座標（ｘ，ｙ，ｚ）：評価点ｅｐ（ｊ）のＸ，Ｙ，Ｚ軸座標。
Ｒｃ：曲率半径。
Ｆｐ：通過速度（ユーザ設定速度ｆｕまたは曲率対応速度（クランプ点速度）ｆｓｈ）。
ＦＬＧ：現評価点ｅｐ（ｊ）がクランプ点であるかどうかを示すクランプフラグ。
ｄ（ｊ）：次の評価点ｅｐ（ｊ＋１）までの距離（ダミー）。
ＰＮ：クランプ点までのポインタ。当該評価点ｅｐ（ｊ）がクランプ点でない場合、当該評価点ｅｐ（ｊ）から先にある次のクランプ点ｅｐｃ（ｎ）が、当該評価点ｅｐ（ｊ）から数えて何番目先にあるかを示す整数値。ここではダミーの値を入れておき、後で置き換える。当該評価点ｅｐ（ｊ）がクランプ点である場合は、ポインタＰＮには０を入れる。
Ｌｃ（ｊ）：評価点ｅｐ（ｊ）からクランプ点ｅｐｃ（ｎ）までの間にある各評価点間の距離の和、すなわち評価点ｅｐ（ｊ）からクランプ点ｅｐｃ（ｎ）まで経路長。ここではダミーの値を入れておく。
【００５０】
そして、全ての評価点の設定及び評価データの作成が完了すれば、作業を終了する（ステップＳ３９）。
以上が、図３のステップＳ３の曲面状態の評価及び評価データ作成の詳細動作である。
【００５１】
ここで、図４のステップＳ３０における評価点を求める詳細動作を図５のフローチャートにより説明する。まず、経路計画軌跡ＴＲＪ（この例では、直線である）上においてサンプリング候補点ｑ１を求める。ここで、図６（ｂ）に示すように、現在のサンプリング点はＸＹ平面における経路計画軌跡ＴＲＪ上の点ｓｐ（ｊ）にあり、そのときの三次元空間における評価点は点ｅｐ（ｊ）であるとする。そして、経路計画軌跡ＴＲＪ上に現在のサンプリング点ｓｐ（ｊ）から所定の距離ΔＬ離れたサンプリング候補点ｑ１を求める（図５のステップＳ３０１）。
【００５２】
次に、上記ステップＳ３０１で求めたサンプリング候補点ｑ１のＸ，Ｙ軸座標に、図６（ａ）に示すように工具Ｔが曲面Ｓと干渉せずちょうど曲面Ｓに接するように仮想的に配置して、このときの工具の位置ｅｑ１の座標を求めるいわゆる工具干渉回避計算を行う（ステップＳ３０２）。このときの工具位置を評価候補点ｅｑ１と称することにする。
【００５３】
ステップＳ３０２における工具干渉回避計算の詳細は次の通りである。図７は、工具干渉回避計算の一般的な方法の概念を示す説明図である。この干渉回避計算の問題は、Ｘ，Ｙ軸座標を与えて工具ＴをそのＸ，Ｙ軸座標において曲面Ｓの上方に配置し、徐々に曲面Ｓに向かって工具を下ろしていったときに、最初に曲面Ｓに接触するＺ軸座標を求める問題である。
【００５４】
図７（ａ）に示すように、対象とする曲面Ｓに工具Ｔを仮想的に投影して、工具Ｔが投影された曲面Ｓ上の多数のサンプル点ｔｓｈ（図７（ａ）では簡単のために正方形のメッシュで表している）と工具Ｔとの干渉をチェックし、工具Ｔが曲面Ｓと接するときの工具の中心である工具位置ｅｐ（ｊ）の座標を求めることにより、工具が曲面に干渉しないようにできる。
このような方法により、工具が曲面と干渉しないようにして求めたものが評価候補点ｅｑ１である。
【００５５】
次に、ステップＳ３０３において、現在の工具位置ｅｐ（ｊ）と評価候補点ｅｑ１との三次元空間における距離ΔＬｔを算出する。そして、距離ΔＬｔとステップＳ３０１で用いた距離ΔＬとの差が、あらかじめ定められた所定の微小値ε以下か否か判定する（ステップＳ３０４）。その結果、距離ΔＬｔと距離ΔＬとの差が微小値ε以下であれば、評価候補点ｅｑ１を次の評価点ｅｐ（ｊ＋１）として決定する（ステップＳ３０５）。
【００５６】
一方、距離ΔＬｔと距離ΔＬとの差が微小値εを超えるならば、距離ΔＬｔは採用するには離れすぎているので、ＸＹ平面の経路計画軌跡ＴＲＪ上において、例えば点ｑ１よりももっと点ｓｐ（ｊ）に近い別の評価候補点ｑ２に変更し（ステップＳ３０６）、ステップＳ３０２へ戻る。そして、ステップＳ３０２〜Ｓ３０４を実行して微小値εよりも小さい評価候補点ｅｑ２を見つけ、この評価候補点ｅｑ２を評価点に決定する（ステップＳ３０５）。
【００５７】
なお、ＸＹ平面の経路計画軌跡ＴＲＪ上において別の評価候補点ｑ２を求めるには、例えば二分法を用いればよい。以上のような計算によって、距離ΔＬにもっとも近い点ｅｑ１あるいは点ｅｑ２が次の評価点として得られる。
以上が評価点決定部２１によるステップＳ３０（図４）の動作であり、上記のようにして曲面状態を評価するための評価点が得られる。
【００５８】
なお、工具と曲面との干渉回避の方法としては、上述したような方法の他に、図７（ｂ）に示すように曲面Ｓのオフセット曲面Ｓｏｆｓｔを求めておき、工具Ｔの中心位置ｅｐ（ｊ）の座標をこのオフセット曲面Ｓｏｆｓｔから得ることにより、工具が曲面に干渉しないようにすることもできる。
【００５９】
さらに、他の干渉回避の方法として、例えば特開平６−８３４２２号公報に記載された方法を用いることもできる。この方法は、概略次の通りである。まず、加工曲面の包含球ツリーを用いて工具に干渉する曲面を細分割したものである曲面パッチを大ざっぱに抽出する。
【００６０】
次に、抽出された曲面パッチを細分割しながら曲面パッチを近似する双一次パッチによる干渉チェックを用いて、干渉する、より細かな曲面パッチの抽出を行う。この処理を曲面パッチが十分平坦な曲面パッチに細分割されるまで行い、得られた平面パッチについて工具との干渉回避計算を行う。
【００６１】
次に、図２のステップＳ４における指令速度決定装置３０の詳細動作を、図１０のフローチャート及び図１１の工具位置とクランプ点との関係を示す説明図により説明する。図１０のフローチャートにおいて、指令速度決定装置３０は現在の工具速度ｆｇを、例えば工具を駆動するモータや現在の指令速度から取得する（ステップＳ４０）。
【００６２】
ステップＳ４１において、指令速度決定装置３０は、図１１に黒丸で示す現在の工具位置ｔｐ（ｋ）よりも経路計画軌跡上の先にあって現在の工具位置に最も近い、すなわち現在の工具位置ｔｐ（ｋ）の次の評価点ｅｐ（ｊ）（白丸で示す）を探し、その評価点における評価データ中のポインタＰＮを読み出す。また、先に曲面状態が評価され評価データ記憶部２４に記憶されている評価点ｅｐ（ｊ）から二重丸で示すクランプ点ｅｐｃ（ｎ）までの経路長Ｌｃ（ｊ）を読み出す。
【００６３】
ステップＳ４２において、この読み出したポインタＰＮを利用してクランプ点ｅｐｃ（ｎ）を探し、クランプ点ｅｐｃ（ｎ）の評価データ中のクランプ速度ｆｓｈを読み出す。
ステップＳ４３において、次の式から減速域半径Ｌｒを算出する。この減速域半径Ｌｒを求める式は、工具速度がｆｕである場合、クランプ点に至るまでの間に曲率対応速度ｆｓｈに減速するのに要する最小距離に相当する。
Ｌｒ＝（ｆｕ・ｆｕ−ｆｓｈ・ｆｓｈ）／２Ｂ
（Ｂ：機械の許容される最大加速度）
【００６４】
ステップＳ４４において、指令速度Ｆとサンプリング間隔ΔＴから、次の工具位置の候補点ｔｗ１までの距離（図１１参照）
ΔＤ＝Ｆ・ΔＴ
を算出する。
【００６５】
ステップＳ４５において、現在の工具位置ｔｐ（ｋ）とこの工具位置ｔｐ（ｋ）から最も近い次の評価点ｅｐ（ｊ）までの距離ｄｒと、上記ステップＳ４１において読み出したクランプ点ｅｐｃ（ｎ）までの経路長Ｌｃ（ｊ）（以下、単にＬｃと称する場合もある）と、上記距離ΔＤとから、次の候補点ｔｗ１からクランプ点ｅｐｃ（ｎ）までの経路長Ｌｄ（図１１参照）を求める。
ここに、
Ｓｄ＝ｄｒ＋Ｌｃ
Ｌｄ＝Ｓｄ−ΔＤ＝ｄｒ＋Ｌｃ−ΔＤ
である。なお、上記Ｓｄがこの発明における総経路長である。
【００６６】
ステップＳ４６において、次の工具位置の候補点ｔｗ１がクランプ点ｅｐｃ（ｎ）の減速域半径Ｌｒに入るかどうかを判定し、入らなければ減速の必要がないので、通過速度Ｆｐをそのまま指令速度Ｆに決定する（ステップＳ４７）。なお、図１１では、候補点ｔｗ１は減速域半径Ｌｒに入っていないので減速の必要はない。なお、クランプ点ｅｐｃ（ｎ）を過ぎれば、さらに次のクランプ点までは速度制限を要しないので、最大加速度Ｂで加速してユーザ設定速度ｆｕ（ｆｕ＜＝ｆｍａｘ）に復帰することになる。
【００６７】
ステップＳ４６において、候補点ｔｗ１が減速域半径Ｌｒに入るならば、現在の工具位置ｔｐ（ｋ）から次の工具位置ｔｐ（ｋ＋１）まで移動する時間（サンプリング間隔）ΔＴの間に減速できる速度はＢ・ΔＴ（Ｂ：最大加速度）であるから、現在速度ｆｇからＢ・ΔＴを減じて、指令速度Ｆを、
Ｆ＝ｆｇ−Ｂ・ΔＴ
に決定する（ステップＳ４８）。
【００６８】
そして、この指令速度Ｆを工具位置データ作成装置４０に出力する（ステップＳ４９）。
このようにすることにより、クランプ点以外ではユーザ設定速度ｆｕにて工具を移動させることができ、ユーザ設定速度ｆｕを機械に許される最大速度ｆｍａｘに設定すれば、最大速度で加工することが可能になる。
【００６９】
次に、工具位置データ作成装置４０は、指令速度決定装置３０から指令速度Ｆを受け取って、次のようにして工具位置を決める。図１２のステップＳ５１において、指令速度Ｆとサンプリング間隔ΔＴによって決定される次の工具位置候補点までの距離ΔＤ＝Ｆ・ΔＴを算出する。
【００７０】
次に、図１３における現在の工具位置ｔｐ（ｋ）に最も近い評価点ｅｐ（ｊ）の評価データ中の次の評価点ｅｐ（ｊ＋１）までの距離ｄ（ｊ）を読み出し、次の評価点ｅｐ（ｊ＋１）の評価データから次の次の評価点ｅｐ（ｊ＋２）までの距離ｄ（ｊ＋２）を読み出し、というように順次距離ｄ（ｊ），ｄ（ｊ＋１），ｄ（ｊ＋２），・・・・を読み出して、評価点ｅｐ（ｊ）から評価点ｅｐ（ｍ）までの各評価点間の距離の和Ｓｕｍ、すなわち経路長Ｓｕｍ、
Ｓｕｍ＝ｄ（ｊ）＋ｄ（ｊ＋１）＋・・ ・・ ＋ｅｐ（ｍ−１）を求める。
さらに、現在の工具位置ｔｐ（ｋ）から評価点ｅｐ（ｍ）までの加算経路長としての経路長Ｌｋ
Ｌｋ＝ｄｒ＋Ｓｕｍ
を求める（ステップＳ５３）。
【００７１】
次に、ステップＳ５４において、経路長ＬｋがステップＳ５１で求めた距離ΔＤを超えなければ、ステップＳ５５において評価点を一つ進めｊ＝ｊ＋１に置き換えて、ステップＳ５２に戻り、Ｓｕｍに次の評価点までの距離ｄ（ｊ＋１）を加える。
【００７２】
そして、ステップＳ５４で評価点ｅｐ（ｊ＋１）までの経路長Ｌｋと距離ΔＤとを比較する。この作業を、経路長Ｌｋが距離ΔＤよりも大きくなるまで繰り返し、大きくなればステップＳ５６へ行く。なお、経路長Ｌｋが距離ΔＤよりも大きくなる直前の評価点をｅｐ（ｍ）とする。
【００７３】
ステップＳ５６において、現在の工具位置ｔｐ（ｋ）から評価点ｅｐ（ｍ）までの距離ΔＤ（ｍ）を、評価点ｅｐ（ｍ）の座標を利用して算出する。次に、距離ΔＤ（ｍ）が距離ΔＤよりも大きいかどうか判定し（ステップＳ５７）、大きくなければステップＳ５８からステップＳ５６へ戻り次の評価点ｅｐ（ｍ＋１）までの距離ΔＤ（ｍ＋１）を算出する。
【００７４】
さらに、次の評価点、その次の評価点と次々と計算し、距離ΔＤ（ｍ）が距離ΔＤよりも大きくなるまで行う。そして、大きくなったときの評価点をｅｐ（ｕ）、評価点ｅｐ（ｕ）までの距離をΔＤ（ｕ）、その一つ手前の評価点をｅｐ（ｕ−１）、評価点ｅｐ（ｕ−１）までの距離をΔＤ（ｕ−１）とする。
【００７５】
さらに、ステップＳ５９において、評価点ｅｐ（ｕ−１）と評価点ｅｐ（ｕ）との間において、現在の工具位置ｔｐ（ｋ）との距離がΔＤとなる点を求めて、次の工具位置ｔｐ（ｋ＋１）とする（ステップＳ５９）。このとき、図４のステップＳ３０においてΔＬを与えて次の評価点を求めたときと同様の方法により、入力データ記憶装置１２に記憶された曲面データに基づいて工具を曲面とちょうど接するように仮想的に配置して、すなわち工具が曲面と干渉しないようにして、例えば２分法等による収束演算を行って、距離ΔＤ離れた次の工具位置ｔｐ（ｋ＋１）が決定される。
【００７６】
上記実施の形態において、数値制御装置は、一般的には一つのマイクロプロセッサを有するマイクロコンピュータにより実現することができるが、複数のマイクロプロセッサを有するものを用いて、例えば軌道データの生成と入力データの記憶、曲面状態の評価、指令速度の決定、工具位置の決定等の各タスクを分担させ、これらの処理をリアルタイムに同時並行的に行い処理を高速化することもできる。
【００７７】
また、上記実施の形態では、曲面状態評価装置２０は工具が加工面に当接するようにかつ次の評価点までの距離がΔＬ一定となるようにして工具を仮想的に配置し各評価点を求めるものを示したが、データ処理速度を高めるために例えば図６（ｂ）の経路計画軌跡ＴＲＪ上に等間隔に評価点を設定して評価データを求めるようにすることもできる。また、評価点の間隔ΔＬを工具の送り距離ΔＤ＝Ｆ・ΔＴよりもかなり小さく設定して評価の精度を上げることもできる。
【００７８】
以上のように、入力データ記憶装置１２に記憶された曲面データを用いて曲面状態の評価を行い、またこの評価データを活用して、曲面状態に応じて機械の許容速度あるいはユーザ設定速度一杯まで速度を上げて、高速加工を可能とした。さらに、曲面の評価データに基づいて次の工具位置の探索範囲を見つけてその探索範囲について探索すればよいようにして、次の工具位置を迅速に決定できるようにした。従って、迅速に工具位置を決定でき、生産性を向上させることができる。
【００７９】
また、ＣＡＤ／ＣＡＭ装置にて従来作成していた工具経路データの作成を省略でき、この点からも生産性が向上する。
【００８０】
さらに、曲面状態評価装置２０による曲面状態の評価と、指令速度決定装置３０による指令速度の決定と、工具位置データ作成装置４０による工具位置の決定とを、曲面状態評価装置２０による曲面状態の評価を若干先行させながらリアルタイムで行うようにしたので、曲面状態評価装置２０の評価データ記憶部２４の容量は小さいもので済み、装置が安価なものとなる。また、全体の処理時間を短縮でき、生産性を向上させることができる。
【００８１】
上記各実施の形態においては、数値制御される装置の処理作用部が数値制御工作機械の工具であるものを示したが、本発明は工作機械の数値制御装置に限らず、ロボット装置等の数値制御装置に用いることができ、同様の効果を奏する。ロボット装置として、例えば処理作用部として砥石を用いて処理すべき処理面の仕上げ処理を行うもの等がある。
【００８２】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているので、以下に記載するような効果を奏する。
【００８３】
本発明の数値制御装置においては、
評価手段と指令速度決定手段と処理作用部位置データ作成手段とを有し、
評価手段は、複数の評価点を設定するとともにこの評価点について評価データを作成するものであって、
複数の評価点とは、数値制御される装置の処理作用部を移動させるべき経路計画軌跡上に処理作用部を処理対象物の処理すべき処理面と接するようにして処理作用部の移動方向に順次仮想的に配置したときの処理作用部の位置を表す点であり、
評価データとは、評価データが対応する評価点から数えて何番目の評価点が次のクランプ点であるかを示すポインタと評価データが対応する評価点から次のクランプ点までのクランプ点経路長と評価データが対応する評価点がクランプ点である場合には処理面の形状に基づき求められた評価データが対応する評価点を通過すべき処理作用部の通過速度とを含むデータであり、クランプ点とは通過速度が予め設定された設定速度よりも低い評価点のことであり、
指令速度決定手段は、現在の処理作用部の位置からこの現在の処理作用部の位置に最も近い次の評価点までの距離を求めるとともに、現在の処理作用部の位置から最も近い次の評価点までの距離に最も近い次の評価点の評価データ中のクランプ点経路長を加算して求めた総経路長と、最も近い次の評価点の評価データ中のポインタを利用して求めた次のクランプ点の評価データ中の通過速度と、現在の処理作用部の速度と、から減速の要否を判定して処理作用部を移動させるべき指令速度を決定するものであり、
処理作用部位置データ作成手段は、指令速度と現在の処理作用部の位置とに基づき現在の処理作用部位置から所定の距離離れるとともに処理面と接するように処理作用部を仮想的に配置して処理作用部位置を求めこの求めた処理作用部位置を数値制御される装置に与えるものであるので、
処理対象物の形状に基づいてこのような内容の評価データを作成しておくことにより、形状に応じて処理作用部の速度を適切に設定できるとともに、処理速度を高くするように指令速度を決定できる。また、評価データの作成及び処理作用部位置の決定は処理対象物の形状に基づいてなされるので、処理対象物の形状から中間データを介することなく決定でき、作成するデータ量の増加を抑制できる。これらにより、生産性が向上する。
【００８４】
そして、評価手段と指令速度決定手段と処理作用部位置データ作成手段とを有し、
評価手段は、複数の評価点を設定するとともにこの評価点について評価データを作成するものであって、
複数の評価点とは、数値制御される装置の処理作用部を移動させるべき経路計画軌跡上に処理作用部を処理対象物の処理すべき処理面と接するようにして処理作用部の移動方向に順次仮想的に配置したときの処理作用部の位置を表す点であり、
評価データとは、評価データが対応する評価点から次の評価点までの距離と評価データが対応する評価点を通過すべき処理作用部の通過速度とを含むデータであり、
指令速度決定手段は、評価データに基づき減速の要否を判定して処理作用部を移動させるべき指令速度を決定するものであり、
処理作用部位置データ作成手段は、加算経路長が所定の長さ以上になる評価点を求めこの求めた評価点を出発点として処理面と接するように処理作用部を仮想的に配置して現在の処理作用部位置から所定の距離離れた処理作用部位置を探索しこの探索した処理作用部位置を数値制御される装置に与えるものであって、加算経路長とは、現在の処理作用部位 置からこの現在の処理作用部位置に最も近い次の評価点までの距離と、最も近い評価点を始点にして各評価点の評価データ中の次の評価点までの距離を順次加算した距離との和であるので、
処理対象物の形状に基づいてこのような内容の評価データを作成しておくことにより、この評価データを利用して現在の処理作用部位置から所定の距離離れた次の処理作用部位置を、加算経路長が所定の長さ以上になる評価点を出発点として求めることができるので、すなわち現在の処理作用部位置から加算経路長が所定の長さ以上になる評価点までの間の評価点を飛ばして求めることができるので、次の処理作用部位置を迅速に決定できる。また、評価データの作成及び処理作用部位置の決定は形状データに基づいてなされるので、処理対象物の形状から中間データを介することなく決定でき、作成するデータ量の増加を抑制できる。これらにより、生産性が向上する。
【００８５】
さらに、評価手段と指令速度決定手段と処理作用部位置データ作成手段とを有し、
評価手段は、複数の評価点を設定するとともにこの評価点について評価データを作成するものであって、
複数の評価点とは、数値制御される装置の処理作用部を移動させるべき経路計画軌跡上に処理作用部を処理対象物の処理すべき処理面と接するようにして処理作用部の移動方向に順次仮想的に配置したときの処理作用部の位置を表す点であり、
評価データとは、評価データが対応する評価点から数えて何番目の評価点が次のクランプ点であるかを示すポインタと評価データが対応する評価点から次の評価点までの距離と評価データが対応する評価点から次のクランプ点までのクランプ点経路長と評価データが対応する評価点がクランプ点である場合には処理面の形状に基づき求められた評価データが対応する評価点を通過すべき処理作用部の通過速度とを含むデータであり、クランプ点とは通過速度が予め設定された設定速度よりも低い評価点のことであり、
指令速度決定手段は、現在の処理作用部の位置からこの現在の処理作用部の位置に最も近い次の評価点までの距離を求めるとともに、現在の処理作用部の位置から最も近い次の評価点までの距離に最も近い次の評価点の評価データ中のクランプ点経路長を加算して求めた総経路長と、最も近い次の評価点の評価データ中のポインタを利用して求めた次のクランプ点の評価データ中の通過速度と、現在の処理作用部の速度と、から減速の要否を判定して処理作用部を移動させるべき指令速度を決定するものであり、
処理作用部位置データ作成手段は、加算経路長が所定の長さ以上になる評価点を求めこの求めた評価点を出発点として処理面と接するように処理作用部を仮想的に配置して現在の処理作用部位置から所定の距離離れた処理作用部位置を探索しこの探索した処理作用部位置を数値制御される装置に与えるものであって、加算経路長とは、現在の処理作用部位置からこの現在の処理作用部位置に最も近い次の評価点までの距離と、最も近い評価点を始点にして各評価点の評価データ中の次の評価点までの距離を順次加算した距離との和であるので、
処理対象物の形状に基づいてこのような内容の評価データを作成しておくことにより、形状に応じて処理作用部の速度を適切に設定できるとともに、処理速度をこの評価データを利用して現在の処理作用部位置から所定の距離離れた次の処理作用部位置を高くするように指令速度を決定できる。また、現在の処理作用部位置から所定の距離離れた次の処理作用部位置を、加算経路長が所定の長さ以上になる評価点を出発点として求めることができるので、すなわち現在の処理作用部位置から加算経路長が所定の長さ以上になる評価点までの間の評価点を飛ばして求めることができるので、次の処理作用部位置を迅速に決定できる。さらに、評価データの作成及び処理作用部位置の決定は形状データに基づいてなされるので、処理対象物の形状から中間データを介することなく決定でき、作成するデータ量の増加を抑制できる。これらにより、生産性が向上する。
処理対象物の形状に基づいてこのような内容の評価データを作成しておくことにより、形状に応じて処理作用部の速度を適切に設定できるとともに、処理速度を高くするように指令速度を決定できる。また、次の評価点までの距離を含む評価データを作成しておくこ とにより、この評価データを利用して現在の処理作用部位置から所定の距離離れた次の処理作用部位置を、加算経路長が所定の長さ以上になる評価点を出発点として求めることができるので、すなわち現在の処理作用部位置から加算経路長が所定の長さ以上になる評価点までの間の評価点を飛ばして求めることができるので、次の処理作用部位置を迅速に決定できる。さらに、評価データの作成及び処理作用部位置の決定は形状データに基づいてなされるので、処理対象物の形状から中間データを介することなく決定でき、作成するデータ量の増加を抑制できる。これらにより、生産性が向上する。
【００８６】
また、評価手段は、評価点の中から連続する３つの評価点を取り出しこの３点を通る円弧の曲率に基づいて評価点を通過すべき通過速度を求めるものであることを特徴とするので、
３つの評価点を通る円弧の曲率に基づいて評価点を通過すべき処理作用部の通過速度を設定することにより、曲率に応じて処理作用部の通過速度を設定することができる。
【００８７】
そして、評価手段と指令速度決定手段と処理作用部位置データ作成手段の各動作がリアルタイムに行われるものであることを特徴とするので、
これらをリアルタイムで行うことにより、全体の処理時間を短縮でき、生産性が向上する。
【００８８】
さらに、処理作用部位置データ作成手段は、探索した処理作用部位置を所定のサンプリング間隔にて数値制御される装置に与えるものであって、所定の距離は指令速度決定手段が決定した指令速度とサンプリング間隔との積であることを特徴とするので、
所定のサンプリング間隔で処理作用部位置を数値制御される装置に与える場合、所定の距離は指令速度決定手段が決定した指令速度とサンプリング間隔との積となる。
【００８９】
また、処理作用部位置データ作成手段は、探索した処理作用部位置を所定のサンプリング間隔にて数値制御される装置に与えるものであって、所定の長さは指令速度決定手段が決定した指令速度とサンプリング間隔との積であることを特徴とするので、
所定のサンプリング間隔で処理作用部位置を数値制御される装置に与える場合、指令速度決定手段が決定した指令速度とサンプリング間隔との積を所定の長さとして用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態の一形態の数値制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】 数値制御装置の全体の動作を示すフローチャートである。
【図３】 加工モードの例を示す説明図である。
【図４】 図１の曲面状態評価装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】 曲面状態評価装置における評価点を求める動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】 曲面上における現在の評価点から次の評価点を求めるための概念を示す説明図である。
【図７】 工具干渉回避計算の一例を示す説明図である。
【図８】 曲面の評価を行うために求めた評価点とクランプ点の例を示す説明図である。
【図９】 曲面の評価を行うために求めた評価点を示す説明図である。
【図１０】 図１の指令速度決定装置の動作を示すフローチャートである。
【図１１】 工具位置と評価点とクランプ点との関係を示す説明図である。
【図１２】 図１の工具位置データ決定装置の動作を示すフローチャートである。
【図１３】 評価点を利用して工具位置を決定する過程を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１１ 軌道データ生成装置、１２ 入力データ記憶装置、２０ 曲面状態評価装置、
２１ 評価点決定部、２２ 評価点データバッファ部、２３ 評価データ作成部、
２４ 評価データ記憶部、３０ 指令速度決定装置、４０ 工具位置データ作成装置、
４１ 工具位置決定部、４２ 工具位置データバッファ部。
Claims (7)
- 評価手段と指令速度決定手段と処理作用部位置データ作成手段とを有し、
上記評価手段は、複数の評価点を設定するとともにこの評価点について評価データを作成するものであって、
上記複数の評価点とは、数値制御される装置の処理作用部を移動させるべき経路計画軌跡上に上記処理作用部を処理対象物の処理すべき処理面と接するようにして上記処理作用部の移動方向に順次仮想的に配置したときの上記処理作用部の位置を表す点であり、
上記評価データとは、上記評価データが対応する評価点から数えて何番目の上記評価点が次のクランプ点であるかを示すポインタと上記評価データが対応する評価点から上記次のクランプ点までのクランプ点経路長と上記評価データが対応する評価点がクランプ点である場合には上記処理面の形状に基づき求められた上記評価データが対応する評価点を通過すべき上記処理作用部の通過速度とを含むデータであり、上記クランプ点とは上記通過速度が予め設定された設定速度よりも低い評価点のことであり、
上記指令速度決定手段は、現在の処理作用部の位置からこの現在の処理作用部の位置に最も近い次の上記評価点までの距離を求めるとともに、現在の処理作用部の位置から上記最も近い次の評価点までの距離に上記最も近い次の評価点の評価データ中の上記クランプ点経路長を加算して求めた総経路長と、上記最も近い次の評価点の評価データ中の上記ポインタを利用して求めた次のクランプ点の上記評価データ中の通過速度と、現在の処理作用部の速度と、から減速の要否を判定して上記処理作用部を移動させるべき指令速度を決定するものであり、
上記処理作用部位置データ作成手段は、上記指令速度と現在の処理作用部の位置とに基づき現在の処理作用部位置から所定の距離離れるとともに上記処理面と接するように上記処理作用部を仮想的に配置して処理作用部位置を求めこの求めた処理作用部位置を上記数値制御される装置に与えるものである
数値制御装置。 - 評価手段と指令速度決定手段と処理作用部位置データ作成手段とを有し、
上記評価手段は、複数の評価点を設定するとともにこの評価点について評価データを作成するものであって、
上記複数の評価点とは、数値制御される装置の処理作用部を移動させるべき経路計画軌跡上に上記処理作用部を処理対象物の処理すべき処理面と接するようにして上記処理作用部の移動方向に順次仮想的に配置したときの上記処理作用部の位置を表す点であり、
上記評価データとは、上記評価データが対応する評価点から次の上記評価点までの距離と上記評価データが対応する評価点を通過すべき上記処理作用部の通過速度とを含むデータであり、
上記指令速度決定手段は、上記評価データに基づき減速の要否を判定して処理作用部を移動させるべき指令速度を決定するものであり、
上記処理作用部位置データ作成手段は、加算経路長が所定の長さ以上になる上記評価点を求めこの求めた評価点を出発点として上記処理面と接するように上記処理作用部を仮想的に配置して現在の処理作用部位置から所定の距離離れた処理作用部位置を探索しこの探索した処理作用部位置を上記数値制御される装置に与えるものであって、上記加算経路長とは、上記現在の処理作用部位置からこの現在の処理作用部位置に最も近い次の上記評価点までの距離と、上記最も近い評価点を始点にして上記各評価点の評価データ中の次の評価点までの距離を順次加算した距離との和である
数値制御装置。 - 評価手段と指令速度決定手段と処理作用部位置データ作成手段とを有し、
上記評価手段は、複数の評価点を設定するとともにこの評価点について評価データを作成するものであって、
上記複数の評価点とは、数値制御される装置の処理作用部を移動させるべき経路計画軌跡上に上記処理作用部を処理対象物の処理すべき処理面と接するようにして上記処理作用部の移動方向に順次仮想的に配置したときの上記処理作用部の位置を表す点であり、
上記評価データとは、上記評価データが対応する評価点から数えて何番目の上記評価点が次のクランプ点であるかを示すポインタと上記評価データが対応する評価点から次の上記評価点までの距離と上記評価データが対応する評価点から上記次のクランプ点までのクランプ点経路長と上記評価データが対応する評価点がクランプ点である場合には上記処理面の形状に基づき求められた上記評価データが対応する評価点を通過すべき上記処理作用部の通過速度とを含むデータであり、上記クランプ点とは上記通過速度が予め設定された設定速度よりも低い評価点のことであり、
上記指令速度決定手段は、現在の処理作用部の位置からこの現在の処理作用部の位置に最も近い次の上記評価点までの距離を求めるとともに、現在の処理作用部の位置から上記最も近い次の評価点までの距離に上記最も近い次の評価点の評価データ中の上記クランプ点経路長を加算して求めた総経路長と、上記最も近い次の評価点の評価データ中の上記ポインタを利用して求めた次のクランプ点の上記評価データ中の通過速度と、現在の処理作用部の速度と、から減速の要否を判定して上記処理作用部を移動させるべき指令速度を決定するものであり、
上記処理作用部位置データ作成手段は、加算経路長が所定の長さ以上になる上記評価点を求めこの求めた評価点を出発点として上記処理面と接するように上記処理作用部を仮想的に配置して現在の処理作用部位置から所定の距離離れた処理作用部位置を探索しこの探索した処理作用部位置を上記数値制御される装置に与えるものであって、上記加算経路長とは、上記現在の処理作用部位置からこの現在の処理作用部位置に最も近い次の上記評価点までの距離と、上記最も近い評価点を始点にして上記各評価点の評価データ中の次の評価点までの距離を順次加算した距離との和である
数値制御装置。 - 評価手段は、評価点の中から連続する３つの評価点を取り出しこの３点を通る円弧の曲率に基づいて評価点を通過すべき通過速度を求めるものであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の数値制御装置。
- 評価手段と指令速度決定手段と処理作用部位置データ作成手段の各動作がリアルタイムに行われるものであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の数値制御装置。
- 処理作用部位置データ作成手段は、探索した処理作用部位置を所定のサンプリング間隔にて数値制御される装置に与えるものであって、所定の距離は指令速度決定手段が決定した指令速度とサンプリング間隔との積として求めるものであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の数値制御装置。
- 処理作用部位置データ作成手段は、探索した処理作用部位置を所定のサンプリング間隔にて数値制御される装置に与えるものであって、所定の長さは指令速度決定手段が決定した指令速度とサンプリング間隔との積として求めるものであることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の数値制御装置。
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