JP3998846B2 - 加工情報を用いた数値制御装置 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＮＣプログラムに基づいて数値制御を行う数値制御装置に係り、とりわけ、ＮＣプログラムが規定する速度及び回転数以外の加工情報を利用して効果的な数値制御を実現する数値制御装置に関している。
【０００２】
【従来の技術】
従来の数値制御装置は、図７に示すように、ＮＣプログラムが入力される入力部５１と、入力部５１において入力されたＮＣプログラムに基づいてサーボ５３の数値制御を行う制御部５２とを有しており、当該ＮＣプログラムに基づいて数値制御を行うようになっている。
【０００３】
ＮＣプログラムは、通常ＣＡＭ等で生成され、加工工具とワークとの相対送り速度及び回転数を制御対象として規定している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記のように、従来の数値制御装置においてＮＣプログラムが規定するのは、加工工具とワークとの相対送り速度及び回転数のみである。しかしながら、例えば実際の切削等において得られる付加的な情報は、数値制御を行う上で極めて有用な場合がある。さらに、最近のコンピュータの発達により、加工上有用な情報である工具負荷率等をシミュレーションで計算することが可能となっている。
【０００５】
また、加工工具とワークとの相対送り速度及び回転数を規定するＮＣプログラムは、特定の工作機械のために作成され、異なる工作機械にそのまま流用することは基本的にできない。従って、従来の数値制御装置の場合、適用する工作機械の種類ごとにＮＣプログラムを作成する必要がある。
【０００６】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、ＮＣプログラムが規定する速度及び回転数以外の加工情報を利用することにより、効果的な数値制御を実現したり、あるいは、容易な設定変更によって異なる工作機械にも流用可能にした数値制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、加工工具とワークとの相対送り速度及び回転数を規定するＮＣプログラムと付加加工情報とを有する入力プログラムが入力される入力部と、入力部において入力される入力プログラムから、付加加工情報とＮＣプログラムとを各々分けて読みとる解析部と、解析部において読みとられたＮＣプログラムに基づいて、加工工具についての分配情報を作成する分配部と、分配部において作成された加工工具についての分配情報と解析部で読みとられた付加加工情報とを融合して加工工具のための制御情報を作成する融合部と、を備えたことを特徴とする加工情報を用いた数値制御装置である。
【０００８】
本発明によれば、入力プログラムに含まれる付加加工情報を利用して、加工工具についての分配情報と付加加工情報とを融合して加工工具のための制御情報を作成するため、より高精度な数値制御が実現可能となる。
【０００９】
また本発明は、加工工具とワークとの相対送り速度及び回転数を規定するＮＣプログラムが入力される入力部と、入力部において入力されるＮＣプログラムから、加工工具についての分配情報を作成する分配部と、分配部において作成された加工工具についての分配情報に基づいて、付加加工情報を作成する加工情報生成部と、分配部において作成された加工工具についての分配情報と加工情報生成部で作成された付加加工情報とを融合して加工工具のための制御情報を作成する融合部と、を備えたことを特徴とする加工情報を用いた数値制御装置である。
【００１０】
本発明によれば、加工情報生成部によって、加工工具についての分配情報に基づく付加加工情報が生成され、加工工具についての分配情報と付加加工情報とを融合して加工工具のための制御情報を作成するため、より高精度な数値制御が実現可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１２】
図１は、本発明の第１の実施の形態による数値制御装置を示す概略ブロック図である。図１に示すように、本発明の第１の実施の形態の数値制御装置２０は、加工工具とワークとの相対送り速度及び回転数を規定するＮＣプログラム１と付加加工情報２とを有する入力プログラム３が入力される入力部１１を備えている。
【００１３】
入力部１１は、入力部１１において入力される入力プログラム３から、付加加工情報２とＮＣプログラム１とを各々分けて読みとる解析部１２に接続されている。解析部１２は、解析部１２において読みとられたＮＣプログラム１に基づいて、加工工具についての分配情報４を作成する分配部１３に接続されている。
【００１４】
解析部１２及び分配部１３は、分配部１３において作成された加工工具についての分配情報４と解析部１２で読みとられた付加加工情報２とを融合して加工工具のための制御情報５を作成する融合部１４に接続されている。融合部１４は、制御対象であるサーボ１５に接続されている。
【００１５】
付加加工情報２は、本実施の形態では、加工方式がアップカットであるがダウンカットであるかについての情報である。この情報は、ＮＣプログラム１を用いた各種のシミュレーションによって加工ブロック毎の情報として得ることができる。あるいは、ＣＡＭ等によってＮＣプログラム１を作成する際に、内部に持っているデータに基づいて演算等によって得ることができる。
【００１６】
入力プログラム３の一例を図２に示す。図２においては、アップカットはＧ８８１、ダウンカットはＧ８８２、データキャンセルはＧ８８３とされ、それぞれモーダルデータである。
【００１７】
分配情報３とは、例えば単位サンプリング時間における、加工工具の指令速度及び指令回転数である。
【００１８】
制御情報５とは、例えば単位サンプリング時間における、サーボ１５の具体的な制御パラメータである。
【００１９】
また、本実施の形態の融合部１４は、付加加工情報２に基づいて適合するオフセット値を算出するオフセット値算出部１４ａと、オフセット値算出部１４ａが算出したオフセット値２ａと分配情報４とを融合して制御情報５を作成する本体部１４ｂとを有している。
【００２０】
次に、このような構成よりなる本実施の形態の作用について説明する。
【００２１】
まず入力部１１に、加工工具とワークとの相対送り速度及び回転数を規定するＮＣプログラム１と付加加工情報２とを有する入力プログラム３が入力される。
【００２２】
入力部１１において入力された入力プログラム３は、解析部１２によって、付加加工情報２とＮＣプログラム１とに各々分けて読みとられる。
【００２３】
解析部１２において読みとられたＮＣプログラム１に基づいて、分配部１３が加工工具についての分配情報４を作成する。
【００２４】
一方、解析部１２において読みとられた付加加工情報２に基づいて、融合部１４のオフセット値算出部１４ａが適合するオフセット値２ａを算出する。付加加工情報２により、高精度にオフセット値２ａが算出される。
【００２５】
そして、融合部１４の本体部１４ｂが、オフセット値算出部１４ａが算出したオフセット値２ａと分配情報４とを融合して制御情報５を作成する。高精度に算出されたオフセット値２ａを利用して分配情報を補正することにより、高精度な制御情報５が得られる。制御情報５は、制御対象であるサーボ１５に送られる。
【００２６】
以上のように、本実施の形態によれば、付加加工情報２によって高精度にオフセット値２ａが算出されるため、その加工に最適なオフセット値での加工がより容易であり、そのオフセット値によって分配情報４が補正されるため、加工誤差の少ない高精度な制御情報５が得られる。
【００２７】
特に、同じ経路を加工する場合でもアップカットとダウンカットとでは切削抵抗の掛かり方が異なるため、本実施の形態においてアップカットであるかダウンカットであるかの情報を付加加工情報２としてオフセット値の決定に利用していることは、極めて有効である。
【００２８】
なお、アップカットまたはダウンカットの各々の加工方式に対応するオフセット値は、各種のシミュレーションやＣＡＭでの演算の他、例えば実際のテスト加工の結果などから求めることができる。そのオフセット値そのものを付加加工情報２とすることも可能である。
【００２９】
次に、本発明の第２の実施の形態の数値制御装置について図３を用いて説明する。図３は、第２の実施の形態の数値制御装置の概略ブロック図である。
【００３０】
図３に示すように、本実施の形態の数値制御装置２０においては、付加加工情報２が、加工工具の工具負荷率に関する情報となっている。工具負荷率は、ＮＣプログラム１を用いた各種のシミュレーションによって加工ブロック毎の情報として得ることができる。あるいは、ＣＡＭ等によってＮＣプログラム１を作成する際に、内部に持っているデータに基づいて演算等によって得ることができる。
【００３１】
この場合の入力プログラム３の一例を図４に示す。ＮＣプログラム１で指令された速度（分配速度）をＦ、その速度で加工した場合の負荷率をＬとし、目標の工具負荷率をＬＭとした場合、工具負荷を考慮した場合の速度ＦＬは、ＦＬ＝Ｆ×ＬＭ／Ｌから求められる。すなわち、どの機械で加工されるかを考慮せずＣＡＭが最適な速度指令Ｆを付けてＮＣプログラムを生成した場合、その最適な速度で加工した場合の工具負荷率Ｌを付加情報とすれば、目標とする工具負荷率ＬＭによって速度ＦＬを生成することができる。
【００３２】
また、本実施の形態の融合部１４は、付加加工情報２に基づいて適合する工具負荷率２ｂ（Ｌ）を算出する工具負荷率算出部１４ｃと、工具負荷率算出部１４ｃが算出した工具負荷率２ｂと分配情報４（Ｆを含む）とを融合して、工具負荷率（ＬＭ）を一定の値に保つような制御情報５（ＦＬを含む）を作成する本体部１４ｄとを有している。本体部１４ｄは、例えば、指定された除去量の場合の負荷を１００％とした場合の割合を指令するような態様で、制御情報５を作成するようになっている。
【００３３】
その他の構成は、図１に示す第１の実施の形態と同様の構成である。第２の実施の形態において、図１に示す第１の実施の形態と同一の部分には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３４】
本実施の形態においては、融合部１４の本体部１４ｄが、工具負荷率算出部１４ｃが算出した工具負荷率２ｂ（Ｌ）と分配情報４（Ｆを含む）とを融合して、工具負荷率（ＬＭ）を所定の値において一定に保つような制御情報５（ＦＬを含む）を作成する。
【００３５】
本実施の形態によれば、工具負荷率を加工情報として利用する制御を行うことにより、加工工具の異常な摩耗や損傷を防ぎ、最適な速度で加工を行うことができる。
【００３６】
また、本実施の形態の数値制御装置２０は、工具負荷率が低くないと加工できない工作機械に、工具負荷率が高いＮＣプログラムを変更すること無く適用して、最適な加工を行うことができる。例えば、指令速度Ｆが２０００で工具負荷率が６０％になるＮＣプログラムがあったとして、このＮＣプログラムを工具負荷率が３０％までしか耐えられない工作機械に適用するとする。従来の数値制御装置では、工具負荷が３０％以下になるようにＮＣプログラムの指令速度を低く書き直す必要があるが、本実施の形態の数値制御装置では、ＦＬ＝Ｆ×ＬＭ／Ｌより、ＦＬ＝２０００×３０／６０＝１０００となり、ＮＣプログラムを書き直さなくても、速度を低くして工具負荷を３０％に保つような制御情報を生成することができる。
【００３７】
なお、前記の実施の形態において、工具負荷率は、シミュレーションに限られずテスト加工等からも得られることは言うまでもない。例えば、主軸電流フィードバックにより工具負荷率を求める数値制御装置を利用してもよい。このような数値制御装置を用いて工具負荷率を付加加工情報２とした入力プログラム３を作成するシステムを、図５に示す。
【００３８】
図５のプログラム作成システム３０は、ＮＣプログラム１が入力される入力部３１と、制御対象のサーボ３３と、入力部３１によって入力されたＮＣプログラム１に従ってサーボ３３を制御する数値制御装置３２と、サーボ３３の加工状態における主軸電流を検出する主軸電流センサ３４とを備えている。
【００３９】
主軸電流センサ３４は数値制御装置３２に接続されており、数値制御装置３２は、主軸電流センサ３４が検出した主軸電流に基づいて工具負荷率を演算し、その情報をＮＣプログラム１に付加することができるようになっている。また、数値制御装置３２には出力部３５が接続され、工具負荷率の情報が付加されたＮＣプログラムが出力部３５から出力されるようになっている。
【００４０】
このようなシステム３０によれば、実際の加工状態から工具負荷率に関する情報を得て、工具負荷率を付加加工情報２とする入力プログラム３を容易に作成することができる。
【００４１】
以上から、付加加工情報を付加したプログラムを得る方法は、以下のように整理される。
（１）ＣＡＭが内部に持っている加工情報をＮＣプログラムに付加する。
（２）ＮＣプログラムをシミュレーションに用いて加工情報を得て、ＮＣプログラムに付加する。
（３）実際に加工を行い、その時の加工情報をＮＣプログラムに付加する。
【００４２】
その他、数値制御装置内部で加工情報を得る方法もある。このような態様を採用した本発明の第３の実施の形態を図６に示す。図６に示すように、本発明の第３の実施の形態の数値制御装置４０は、加工工具とワークとの相対送り速度及び回転数を規定するＮＣプログラム１が入力される入力部４１を備えている。
【００４３】
入力部４１は、入力部４１において入力されるＮＣプログラム１に基づいて、加工工具についての分配情報４を作成する分配部４３に接続されている。
【００４４】
分配部４３には、分配部４３において作成された加工工具についての分配情報４に基づいて付加加工情報２を作成する加工情報生成部４６が接続されている。また、分配部４３には、分配部４３において作成された加工工具についての分配情報４と加工情報生成部４６で作成された付加加工情報２とを融合して加工工具のための制御情報５を作成する融合部４４が接続されている。融合部４４は、制御対象であるサーボ４５に接続されている。
【００４５】
本実施の形態の加工情報生成部４６は、ワークデータ６が設定入力され、分配部４３による分配情報４に基づいてシミュレーションを行って付加加工情報２を生成するようになっている。ワークデータ６としては、ＣＡＤデータを用いることも可能であるが、レーザ測定器等で測定した実際のデータを用いる方が、より正確な付加加工情報を得ることができるので好ましい。
【００４６】
次に、このような構成よりなる本実施の形態の作用について説明する。
【００４７】
まず入力部４１に、加工工具とワークとの相対送り速度及び回転数を規定するＮＣプログラム１が入力される。
【００４８】
入力部４１において入力されたＮＣプログラム１に基づいて、分配部４３が加工工具についての分配情報４を作成する。
【００４９】
分配部４３において作成された分配情報４に基づいて、加工情報生成部４６が、ワークデータ６を用いたシミュレーションにより、付加加工情報２を生成する。
【００５０】
そして、融合部４４が、加工情報生成部４６が生成した付加加工情報２と分配情報４とを融合して制御情報５を作成する。制御情報５は、制御対象であるサーボ４５に送られる。
【００５１】
本実施の形態によれば、加工情報生成部４６が付加加工情報２を生成し、これを制御に用いることにより、より高精度な制御が実現できる。
【００５５】
【発明の効果】
以上のように、本発明の数値制御装置によれば、ＮＣプログラムが規定する速度及び回転数以外の加工情報を利用するため、効果的な数値制御を実現することができる。あるいは、異なる工作機械にも、容易な設定変更によって流用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による数値制御装置の第１の実施の形態を示す概略ブロック図。
【図２】 図１の入力部に入力される入力プログラムの一例を示す図。
【図３】 本発明による数値制御装置の第２の実施の形態を示す概略ブロック図。
【図４】 図３の入力部に入力される入力プログラムの一例を示す図。
【図５】 プログラム作成システムの一例を示す図。
【図６】 本発明による数値制御装置の第３の実施の形態を示す概略ブロック図。
【図７】 従来の数値制御装置を示す概略ブロック図。
【符号の説明】
１ ＮＣプログラム
２ 付加加工情報
２ａ オフセット値
２ｂ 工具負荷率
３ 入力プログラム
４ 分配情報
５ 制御情報
５ｓ 形状考慮情報
６ ワークデータ
１１ 入力部
１２ 解析部
１３ 分配部
１４ 融合部
１４ａ オフセット値算出部
１４ｂ 本体部
１４ｃ 工具負荷率算出部
１４ｄ 本体部
１５ サーボ
１６ 形状考慮部
２０ 数値制御装置
３０ プログラム作成システム
３１ 入力部
３２ 数値制御装置
３３ サーボ
３４ 主軸電流センサ
３５ 出力部
４０ 数値制御装置
４１ 入力部
４３ 分配部
４４ 融合部
４５ サーボ
４６ 加工情報生成部

Claims (2)

  1. 加工工具とワークとの相対送り速度及び回転数を規定するＮＣプログラムと付加加工情報とを有する入力プログラムが入力される入力部と、
    入力部において入力される入力プログラムから、付加加工情報とＮＣプログラムとを各々分けて読みとる解析部と、
    解析部において読みとられたＮＣプログラムに基づいて、加工工具についての分配情報を作成する分配部と、
    分配部において作成された加工工具についての分配情報と解析部で読みとられた付加加工情報とを融合して加工工具のための制御情報を作成する融合部と、
    を備え、
    付加加工情報は、加工状態がアップカットであるかダウンカットであるかについての情報である
    ことを特徴とする加工情報を用いた数値制御装置。
  2. 加工工具とワークとの相対送り速度及び回転数を規定するＮＣプログラムと付加加工情報とを有する入力プログラムが入力される入力部と、
    入力部において入力される入力プログラムから、付加加工情報とＮＣプログラムとを各々分けて読みとる解析部と、
    解析部において読みとられたＮＣプログラムに基づいて、加工工具についての分配情報を作成する分配部と、
    分配部において作成された加工工具についての分配情報と解析部で読みとられた付加加工情報とを融合して加工工具のための制御情報を作成する融合部と、
    を備え、
    付加加工情報は、加工工具の負荷率についての情報である
    ことを特徴とする加工情報を用いた数値制御装置。
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