JP4068321B2 - 加工装置の加工速度設定方法及び加工装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加工プログラムに基づいて加工手段により被加工物の被加工個所を加工する加工装置の加工速度設定方法及び加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、コンピュータ数値制御装置（ＣＮＣ）を搭載した工作機械（ＮＣ工作機械）を用いて被加工物の被加工個所（輪郭等）を加工する加工方法において、加工パラメータ（加工速度等）の設定方法には以下の２通りの方法が用いられている。
（１）ＮＣデータを先読みして、隣接する３点間の円弧の半径方向の加速度が、予め設定した値を超えないように仮の加工速度を設定する方法。
（２）ＮＣデータを先読みして、隣接する３点間の中央の点で生じる折れ角による各移動軸方向への速度差が、予め設定した値を超えないように仮の加工速度を設定する方法。
この（１）、（２）の方法により仮の加工速度を設定した後、補間前加減速やフィードフォワード等の処理を行って加工速度を設定する。
上記の設定方法の中から、要求される加工精度及び加工効率（加工時間）から最適な方法を選択し、単独あるいは組み合わせて加工速度を設定している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の加工速度の設定方法では、全体あるいは一部の被加工個所（輪郭形状等）を認識することなく、被加工個所を隣接する３点間の局所的なデータのみから仮の加工速度を設定している。このため、ある加工範囲（例えば、輪郭形状の変化が小さい、直線状あるいは曲線状の範囲）の中であっても加工速度の値のばらつきが大きい場合がある。この原因は、ＮＣデータを１μｍ（あるいは０．１μｍ）単位で作成する際のまるめ誤差から、３点間の円弧半径や折れ角がばらつくためである。
例えば、直線近似で作成した滑らかな円弧形状や自由曲面を加工した場合、従来の加工速度の設定方法では、局所的な隣接３点からのみ前記仮の加工速度を設定するため、値の変動が大きくなり、最終的な加工速度にも変動が発生し、良好な加工精度を得られない場合がある。また、加工速度の値は、被加工物の全体形状から想定する速度よりも遅くなることがある。
また、従来は、局所的な隣接３点からのみ加工速度を設定するため、円弧形状部では移動軸の加加速度（加速度の微分）の変化が小さいので良好な加工面を得られるが、円弧形状から直線形状に変化する部分（変曲点等）では、移動軸の加加速度（加速度の微分）の変化が大きくなり、良好な加工面が得られない場合もある。この場合は、加工速度を決定する設定値（パラメータ）を下げ（全体的に加工速度を小さくして）、被加工物の被加工個所全体において加工速度を落とす必要がある。
加工する輪郭形状によっては、微小角（例えば、交差する２平面の折れ角が３°以下）の交差端面（エッジ）（以下、このような端面を微小角エッジと呼ぶ）を正確にシャープに加工したい場合がある。しかし、上記した加工速度の設定方法でこのような微小角エッジを加工すると、仮の加工速度を決定するパラメータを非常に小さくし、微小角エッジ以外を含めて全体として加工速度を低下させる必要がある。これは結果的に加工効率を低下させてしまう。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、加工形状に応じた最適な加工速度を設定できる加工装置の加工速度設定方法及び加工装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の第１発明は、請求項１に記載されたとおりの加工装置の加工速度設定方法である。
請求項１に記載の加工装置の加工速度設定方法では、加工プログラムに基づいて加工手段により被加工物の被加工個所を加工する加工装置の加工速度設定方法であって、前記被加工物の前記被加工個所を構成するデータを読み込み、読み込んだデータに基づいた輪郭データを細分点群に細分化し、前記各細分点を加工形状に応じて、直線状の領域と、曲線状の領域と、前記直線状または曲線状の領域と領域との接続部である変曲点とに区分する。
そして直線状の領域と区分された細分点では、直線用パラメータを参照して第１次の速度を設定し、曲線状の領域と区分された細分点では、曲率に応じたパラメータを参照して第１次の速度を設定し、変曲点と区分された細分点では、更に、当該変曲点の前後の領域が直線状であるか曲線状であるかを示す領域の属性と当該変曲点における折れ角の角度とに基づいた属性に区分し、たとえ、当該変曲点の前記属性が当該変曲点の前後の領域を折れ角なしで連続的になめらかに接続すべき変曲点であるという属性に区分された場合であっても、当該変曲点の属性に応じて予め設定されたパラメータを参照して変曲点毎の第１次の速度を設定し、設定した前記第１次の速度の変化がある部分では速度をなめらかに変化させるように補間を行って、各領域または各変曲点における細分点毎の最終速度を決定し、決定した最終速度で加工を行う。
【０００５】
このように、被加工物の被加工個所の加工速度を局所的な隣接３点のみから設定するのでなく、被加工物の被加工個所を構成するデータ（ＮＣデータ等）を読み込み、全体あるいは一部の加工個所を、加工形状に応じた領域に区分し、区分した各領域の属性に応じて予め設定されたパラメータを参照して、領域毎の第１次の速度を設定する。これにより、区分した各領域に対して、最適な加工速度を設定することができる。また、各領域毎に、加工速度の変動が小さい安定した第１次の速度を設定することができる。
また、被加工物の被加工個所の第１次の速度を局所的な隣接３点のみから設定するのでなく、被加工物の被加工個所を構成するデータ（ＮＣデータ等）を読み込み、直線状形状と直線状形状の合流点あるいは直線状形状と曲線状形状の合流点等の変曲点を判別し、各変曲点が、どのような属性の変曲点であるかを認識して、変曲点の属性に応じて予め設定されたパラメータを参照して、変曲点毎の第１次の速度を設定する。これにより、判別した各変曲点に対して、加工形状に応じた最適な第１次の速度を設定することができる。
【０００６】
また、本発明の第２発明は、請求項２に記載されたとおりの加工装置の加工速度設定方法である。
請求項２に記載の加工装置の加工速度設定方法は、請求項１に記載の加工装置の加工速度設定方法であって、曲線状の領域と区分された細分点で曲率に応じたパラメータを参照する場合、当該領域内の複数の細分点から求めた円弧半径を平均化した平均円弧半径に基づいたパラメータを参照して前記第１次の速度を設定する。
これにより、区分した各領域の属性に対して、加工形状に応じた最適な第１次の速度を設定することができる。また、一部分の加工精度を向上させるために、全体の第１次の速度を低下させる必要がない。従って、全体の第１次の速度、加工精度が向上する。
【０００７】
また、本発明の第３発明は、請求項３に記載されたとおりの加工装置の加工速度設定方法である。
請求項３に記載の加工装置の加工速度設定方法では、変曲点前後の領域の属性を認識し、各変曲点を、折れ角なしで連続的に接続して加工すべき個所と、折れ角大として接続して加工すべき個所と、折れ角を微小角エッジとして接続して加工すべき個所の３つの属性に区分する。
このため、各変曲点毎に独立して第１次の速度が設定できるため、一部分の加工精度を向上させるために、全体の第１次の速度を低下させる必要がない。従って、全体の第１次の速度、加工精度が向上する。また、変曲点毎に適切な第１次の速度を設定できる。
また、微小角エッジのような小さな角度変化がある部分であっても、精度の高いシャープな形状に加工できる。
【０００８】
また、本発明の第４発明は、請求項４に記載されたとおりの加工装置の加工速度設定方法である。
請求項４に記載の加工装置の加工速度設定方法では、例えば、加工時間優先モード、加工精度優先モード、加工時間・精度標準モード等に応じた最適な第１次の速度を設定することができる。
【０００９】
また、本発明の第５発明は、請求項５に記載されたとおりの加工装置である。
請求項５に記載の加工装置では、加工形状に応じた最適な加工速度で加工を制御することができる加工装置を実現できる。
【００１０】
また、本発明の第６発明は、請求項６に記載されたとおりの加工装置である。
請求項６に記載の加工装置では、加工形状に応じた最適な第１次の速度の設定を行う加工プログラムを外部装置で処理するため、制御装置の処理負荷を軽減することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。図１は、本発明を金型の輪郭加工用の加工装置に適用した一実施の形態の概略図を示している。
図１に示す加工装置１は、３軸の数値制御軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）を備えるコンピュータ数値制御装置（ＣＮＣ）付きの加工装置である。
なお、加工装置１の駆動方向は、図１に矢印で示すＺ軸方向（左右方向）、同じく矢印で示すＹ軸方向（上下方向）、図示しないＸ軸方向（紙面に対して前後方向）とする。
【００１２】
加工装置１は、操作部２４と、制御部２１と、被加工物２６を加工する加工部とにより構成されている。
加工部のベッド２には、被加工物２６を保持する冶具５及び被加工物２６等を載置するテーブル４と、工具スライド６を支持するコラム３が設けられている。 ベッド２には、テーブル４をＺ軸方向に移動させるＺ軸サーボモータ９と、Ｘ軸方向に移動させるＸ軸サーボモータ１２が設けられている。Ｚ軸サーボモータ９及びＸ軸サーボモータ１２には、各々Ｚ軸エンコーダ１０及びＸ軸エンコーダ１３が設けられており、各エンコーダ１０、１３によってテーブル４のＺ軸方向及びＸ軸方向の各位置が検出される。
【００１３】
コラム３には、工具スライド６がＹ軸方向に移動可能に設けられている。工具スライド６には、工具スライド６をＹ軸方向に移動させるＹ軸サーボモータ１５が設けられている。Ｙ軸サーボモータ１５にはＹ軸エンコーダ１６が設けられており、このＹ軸エンコーダ１６によって工具スライド６のＹ軸方向の位置が検出される。
工具スライド６には、工具主軸７を介して工具８が取り付けられている。工具８はＺ軸方向の回転軸を有し、モータ（図示省略）により回転される。
本実施の形態では、工具８が、工具８と向き合う被加工物２６の面を輪郭加工する例を説明する。
【００１４】
操作部２４には、入力手段２２、表示手段２３が設けられている。入力手段２２は、加工パラメータ、加工モード等を入力することができる。また、入力手段２２を操作することによって、テーブル４や工具スライド６の駆動制御、工具８の回転制御等を行うことができる。また、表示手段２３は、ＮＣデータ及びＮＣプログラム（加工プログラム）の作成及び編集を行う加工プログラム設定画面、加工パラメータの設定等を表示することができる。
【００１５】
制御部２１は、Ｚ軸駆動制御回路１１、Ｙ軸駆動制御回路１７、X軸駆動制御回路１４、ＣＰＵ１９（中央演算処理装置）、記憶手段２０等により構成されている。Ｚ軸駆動制御回路１１は、Ｚ軸サーボモータ９及びＺ軸エンコーダ１０と接続されているとともに、インターフェース１８を介してＣＰＵ１９と接続されている。Ｙ軸駆動制御回路１７は、Ｙ軸サーボモータ１５及びＹ軸エンコーダ１６と接続されているとともに、インターフェース１８を介してＣＰＵ１９に接続されている。Ｘ軸駆動制御回路１４は、Ｘ軸サーボモータ１２及びＸ軸エンコーダ１３と接続されているとともに、インターフェース１８を介してＣＰＵ１９に接続されている。
記憶手段２０は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＨＤＤ等が用いられ、加工プログラム、加工パラメータ、加工モード等を記憶する。
【００１６】
次に図２を用いて、被加工物２６の被加工個所（輪郭等）の区分方法について概要を説明する。
図２（Ａ）には、工具８と、加工後の被加工物２６とを上から見た図（図１のＡ方向から見た図）を示す。工具８が、被加工物２６を図に示す形状に加工する。また、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）に示す被加工物２６の被加工個所（輪郭線）の一部を抜き出したものである。
被加工物２６の被加工個所を、図２（Ｂ）に示すように、直線状の領域（図２（Ｂ）中の点線部分Ｅ２、Ｅ４、Ｅ５、Ｅ７、Ｅ８、Ｅ９）と、曲線状の領域（図２（Ｂ）中の実線部分Ｅ１、Ｅ３、Ｅ６）に区分する。また、折れ角なしとして連続的に接続すべき変曲点（図２（Ｂ）中の○部分Ｓ５、Ｓ６）と、折れ角大の変曲点（図２（Ｂ）中の▽部分Ｓ０、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ９）と、折れ角が微小角エッジの変曲点（図２（Ｂ）中の◇部分Ｓ７，Ｓ８）に区分する。そして、区分した領域及び変曲点毎に、加工速度を設定する。
以下、図３〜図６を用いて、被加工物２６の被加工個所の区分方法、区分した領域及び変曲点毎に加工速度を設定する方法について、詳細を説明する。
【００１７】
被加工物２６の被加工個所は、図３（Ａ）のフローチャートに示すように、ＮＣデータを用いて加工速度が設定され、設定された加工速度に基づいてサーボモータが制御されて加工が行われる。以下、順に各ステップを説明する。
ステップＳ１０にて、ＮＣデータを先読みする。被加工個所の加工形状を認識するために、被加工個所の全体あるいは一部のＮＣデータを読み込む。そして、ステップＳ２０にて、読み込んだデータを解釈する。
そして、ステップＳ３０にて、加工モードを認識する。加工モードは、加工を開始する前に、予め入力手段２２あるいはＮＣプログラム中から設定され、例えば、図６に示すモード（高速／標準／低速）の中から選択される。
そして、ステップＳ４０にて、第１次の速度Ｆｆが決定され、ステップＳ５０にて第１次の速度Ｆｆに補間前処理等を施して最終速度Ｆ１を決定する。そして、ステップＳ６０にて、最終速度Ｆ１を用いて各制御軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）の速度を求め、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各サーボモータを制御して加工を行う。ステップＳ６０では、例えば、領域から変曲点に移る場合等、速度の変化がある部分において、速度を滑らかに変化させるように補間を行う。
本発明の加工速度設定方法は、ステップＳ４０での処理内容に特徴を有する。
【００１８】
次に、ステップＳ４０の概要を図３（Ｂ）のフローチャートに示す。ステップＳ４０の処理（第１次の速度Ｆｆの決定）は、まずステップＳ４５にて、データを細分化する。ここでは、被加工個所（輪郭等）のデータに対して、以下のステップＳ１００、ステップＳ２００による処理が適切に実施できるように、データ点群を細分化する。これは、ＮＣデータによっては線分長が長い場合があり、ＮＣデータに記述されている点だけでは形状判断及び第１次の速度Ｆｆの決定には不充分な場合があるためである。細分化の手法としては、基準時間毎（１ｍｓ毎等）の点を加える方法、あるいは基準距離（０．５ｍｍ等）毎に分割する方法等、様々な手法がある。
そして、ステップＳ１００にて、細分化された被加工個所（輪郭等）のデータから、領域と変曲点を区分し、ステップＳ２００にて、各領域及び変曲点を更に複数の属性に分類し、分類した属性に応じて加工速度を設定してリターンする。
この加工速度の設定方法は、従来の局所的な隣接３点のみから加工速度を設定する方法に対して、加工形状の全体あるいは一部の大域的な形状を認識した上で、認識した大域的形状における領域及び変曲点毎に加工速度を設定することを特徴とする。
【００１９】
次に、ステップＳ１００の詳細を図４（Ａ）のフローチャートに示す。ステップＳ１００の処理（領域と変曲点の区分）は、まずステップＳ１１０にて、隣接する３点を通る円弧の半径（ｒ）と、隣接する３点による折れ角（θ）、及び基準軸（例えば、Ｘ軸）との角度（ψ）を算出する。図４（Ｂ）に、隣接する３点（点［ｉ−１］、点［ｉ］、点［ｉ＋１］）の円弧半径（ｒ）、折れ角（θ）、角度（ψ）の概略を示す。折れ角（θ）は、点［ｉ−１］と点［ｉ］を通る直線と、点［ｉ］と点［ｉ＋１］を通る直線とで形成される図４（Ｂ）に示す角であり、角度（ψ）は、点［ｉ］と点［ｉ＋１］を通る直線と、基準軸とで形成される図４（Ｂ）に示す角である。
そして、ステップＳ１１５にて、算出した円弧半径（ｒ）から速度Ｆａ（ｒ）を算出し、算出した折れ角（θ）及び角度（ψ）から速度Ｆｃ（θ）を算出する。速度Ｆａ（ｒ）、Ｆｃ（θ）は、従来の方法で算出することが可能である。
例えば、速度Ｆａ（ｒ）は、円弧半径（ｒ）より√（ａ＊ｒ）として求められる。ａは領域、変曲点区分用に予め設定された加速度である。
速度Ｆｃ（θ）は、例えば、以下のように求める。点［ｉ−１］から点［ｉ］への速度と、点［ｉ］から点［ｉ＋１］への速度は、同じ速度Ｆｃ（θ）を維持するものとする。また、点［ｉ−１］から点［ｉ］への速度ベクトルＦｃ１（図示せず）と、点［ｉ］から点［ｉ＋１］への速度ベクトルＦｃ２（図示せず）における各軸方向成分の速度差は、定数Ｃとして予め設定しておく。そして、折れ角（θ）、角度（ψ）の関係から幾何学的に速度ベクトルＦｃ１、Ｆｃ２の各軸方向の速度を求め、その速度差が上記定数Ｃを超えないようにＦｃ（θ）を決定する。
【００２０】
そして、ステップＳ１２０にて、ＮＣデータで予め設定されている速度Ｆｎと、Ｆａ（ｒ）と、Ｆｃ（θ）の中から最小の速度（仮速度Ｆｄ）を選択する。
そして、ステップＳ１２５にて、選択した最小速度（仮速度Ｆｄ）に、スムージング処理等の補正処理を加え、細分点［ｉ］における判定用速度Ｆｋ［ｉ］を算出する。
そして、ステップＳ１３０にて、細分点［ｉ］における判定用速度Ｆｋ［ｉ］と、１個前の細分点［ｉ−１］における判定用速度Ｆｋ［ｉ−１］との差分の絶対値が、所定速度（Ｆｈ）未満か否かを判定する。所定速度（Ｆｈ）未満である（Ｙｅｓ）場合は、ステップＳ１３５ｂに進む。ステップＳ１３５ｂでは、（判定用速度Ｆｋの変化量が小さいので）当該細分点［ｉ］は、領域であると判定してリターンする。所定速度（Ｆｈ）未満でない（Ｎｏ）場合は、ステップＳ１３５ａに進む。ステップＳ１３５ａでは、（判定用速度Ｆｋの変化量が大きいので）当該細分点［ｉ］は、変曲点であると判定してリターンする。
【００２１】
次に、ステップＳ２００の詳細を図５のフローチャートに示す。ステップＳ２００の処理（属性を分類し、属性毎に加工速度を設定）は、まずステップＳ２１０にて、細分点［ｉ］が変曲点であるか否かを判定する。変曲点でない（Ｎｏ）場合はステップＳ２２０に進み、変曲点である（Ｙｅｓ）場合はステップＳ２１５に進む。
ステップＳ２２０では、変曲点でない細分点［ｉ］（この時点で、当該細分点［ｉ］は「領域」と判定されている）が、直線状であるか否かを判定する。判定の方法は、例えば、次の変曲点までの間に細分点がない、あるいは折れ角（θ）が実質的にほぼ０（ゼロ）に等しい時に直線状であると判定する。
【００２２】
◆［ステップＳ２２０にて「Ｎｏ」と判定された場合］
ステップＳ２２０での判定が、直線状でない（Ｎｏ）場合はステップＳ２３０ａに進み、当該細分点［ｉ］は「属性が曲線状の領域」であると判定する。そして、ステップＳ２３５に進み、当該領域内の複数の細分点から平均円弧半径（Ｒｊ）を求める。（この例では、平均円弧半径を求めているが、ある細分点を代表として代表円弧半径としてもよい。）そして、ステップＳ２４０に進み、求めた平均円弧半径（Ｒｊ）が、所定の円弧半径（Ｒｈ）より大きいか否かを判定する。このように、曲線状の領域内を、更に、曲率に応じた領域に区分する。また、更に複数の曲率に応じた領域に区分してもよい。
ステップＳ２４０にて、平均円弧半径（Ｒｊ）が所定の円弧半径（Ｒｈ）より大きくない（Ｎｏ）場合はステップＳ２５０ａａに進む。ステップＳ２５０ａａでは、第１次の速度Ｆｆを、Ｆｆ＝√（Ｒｊ＊ａｄ）に設定し、ステップＳ２６０に進む。平均円弧半径（Ｒｊ）が所定の円弧半径（Ｒｈ）より大きい（Ｙｅｓ）場合はステップＳ２５０ａｂに進む。ステップＳ２５０ａｂでは、第１次の速度Ｆｆを、Ｆｆ＝√（Ｒｊ＊ａｅ）に設定し、ステップＳ２６０に進む。
ａｄ、ａｅは、各加工モードの曲線領域における精度を確保するために、加工速度の設定用パラメータとして予め定められた加速度値である。
【００２３】
◆［ステップＳ２２０にて「Ｙｅｓ」と判定された場合］
ステップＳ２２０での判定が、直線状である（Ｙｅｓ）場合はステップＳ２３０ｂに進み、当該細分点［ｉ］は「属性が直線状の領域」であると判定する。そして、ステップＳ２５０ｂに進み、第１次の速度Ｆｆを、Ｆｆ＝Ｆｎ＊αに設定し、ステップＳ２６０に進む。
速度Ｆｎは、ＮＣデータで予め設定されている値である。パラメータαは、第１次速度Ｆｆを最終調整するための係数であり、通常は１であるが、所望する値に変更できる。
【００２４】
ステップＳ２１０の判定結果が変曲点である（Ｙｅｓ）場合は、ステップＳ２１５に進む。ステップＳ２１５では、当該変曲点の前後の領域が直線状かつ折れ角（θ）が所定の角度（θｇ）以下であるか否かを判定する。
◆［ステップＳ２１５にて「Ｙｅｓ」と判定された場合］
ステップＳ２１５での判定結果が、「前後の領域が直線状である」かつ「折れ角（θ）が所定の角度（θｇ）以下である」（Ｙｅｓ）場合は、ステップＳ２３０ｅに進み、当該変曲点は「属性が微小角エッジの変曲点」であると判定する。ここで設定される角度（θｇ）は、例えば３°であり、加工後の形状を精度良くシャープにするために、特別な配慮が必要な微小角度である。そして、ステップＳ２５０ｅに進み、第１次の速度Ｆｆを、Ｆｆ＝Ｆｂに設定し、ステップＳ２６０に進む。パラメータＦｂは、各加工モードでの微小角エッジの変曲点における加工精度（特に加工後のシャープな出来上がり）を確保するために設定されたものである。このように微小角エッジを区分することで、微小な折れ角の輪郭も、他の領域及び変曲点の加工速度を低下させることなく、エッジ等をシャープに加工することができる。
【００２５】
◆［ステップＳ２１５にて「Ｎｏ」と判定された場合］
ステップＳ２１５での判定結果が、「前後の領域が直線状でない」あるいは「折れ角（θ）が所定の角度（θｇ）以下でない」（Ｎｏ）場合は、ステップＳ２２５に進む。
そして、ステップＳ２２５にて、折れ角（θ）が所定の角度（θｈ、例えば、３０度）以上であるか否かを判定する。折れ角（θ）が所定の角度（θｈ）以上である（Ｙｅｓ）場合は、ステップＳ２３０ｄに進み、当該変曲点は「属性が折れ角大の変曲点」であると判定する。そして、ステップＳ２５０ｄに進み、第１次の速度Ｆｆを、隣接する細分点を含めた３点による折れ角（θ）、基準軸（例えば、Ｘ軸）との角度（ψ）と、パラメータｃｓから、上記したステップＳ１１５のＦｃ（θ）の時と同様に求める。ただし、この場合、速度差の定数Ｃはｃｓとなる。ｃｓは、各加工モードでの折れ角大の変曲点における精度を確保するために、予め定められた速度パラメータである。この後、ステップＳ２６０に進む。
折れ角（θ）が所定の角度（θｈ）未満である（Ｎｏ）場合は、ステップＳ２３０ｃに進み、当該変曲点は「属性が折れ角なしとして連続的になめらかに接続すべき変曲点」であると判定する。そして、ステップＳ２４５に進み、当該変曲点の円弧半径（Ｒｓ）を算出する。Ｒｓは、隣接する細分点を含めた３つの点から求めることができる。更に、ステップＳ２５０ｃに進み、第１次の速度Ｆｆを、Ｆｆ＝√（Ｒｓ＊ａｓ）に設定し、ステップＳ２６０に進む。
ａｓは、各加工モードでの折れ角なしとして連続的に接続すべき変曲点における精度（特に加加速度（加速度の微分）に起因する精度）を確保するために、予め定められた加速度パラメータである。
【００２６】
ステップＳ２６０では、第１次の速度Ｆｆが、ＮＣデータで設定されたＦｎと係数αとの積（Ｆｎ＊α）より大きいか否かを判定する。所定の速度（Ｆｎ＊α）より大きい（Ｙｅｓ）場合はステップＳ２６５に進み、Ｆｆ＝Ｆｎ＊αに設定してリターンする。所定の速度（Ｆｎ＊α）以下である（Ｎｏ）場合は、Ｆｆを更新することなくリターンする。
以上に説明したように、被加工個所の加工形状を、局所的でなく大域的に認識してステップＳ２３０ａ〜Ｓ２３０ｅに示す領域あるいは変曲点の各属性に区分し、区分した領域あるいは変曲点の各属性に応じて、加工速度をステップＳ２５０ａａ〜Ｓ２５０ｅに示す第１次の速度Ｆｆに設定する。
【００２７】
次に、図６に、ステップＳ２５０ａａ〜Ｓ２５０ｅに示す第１次の速度Ｆｆに関連するパラメータの設定値の例を示す。選択した「加工モード」に応じて、高速／標準／低速が決定される。ステップＳ２５０ａａ〜Ｓ２５０ｅ及びステップＳ２６０、Ｓ２６５に示すＦｎは、ＮＣデータで予め設定されている速度である。また、ステップＳ２５０ａａ〜Ｓ２５０ｅに示す「ａｄ、ａｅ、α、ａｓ、ｃｓ、Ｆｂ」は、図６に示す値を用いて設定される。
例えば、加工モードで「標準」を選択した場合は、ａｄ＝１ｍ／ｓ²、ａｅ＝２ｍ／ｓ²、α＝１．０、ａｓ＝０．５ｍ／ｓ²、ｃｓ＝０．５ｍ／ｍｉｎ、Ｆｂ＝２ｍ／ｍｉｎに、各パラメータが設定される。
【００２８】
次に、図７に、本発明の加工速度設定方法の効果について例を示す。図７（Ａ）は、被加工個所の輪郭形状（加工形状）を示している。横軸は制御軸のＸ軸を示し、縦軸はＺ軸を示している。（図２（Ａ）における「曲線（曲率半径：中）に相当する形状を示している。）
この図７（Ａ）に示す形状を左側から右側の方向に向かって加工した場合、左側の直線状の部分（Ｘ座標が約９３．５ｍｍ以下の部分）では、従来の加工速度設定方法と本発明の加工速度設定方法では、図７（Ｂ）に示すように差がない。
【００２９】
しかし、曲線部分（Ｘ座標が約９３．５ｍｍ以上〜約１１２．５ｍｍ以下の部分）では、従来の加工速度設定方法では加工速度が全体的に小さく、しかも加工速度のばらつきが大きい。これは指令単位１μｍのまるめ誤差のある加工プログラムに対して、従来は局所的な隣接する３点から仮の加工速度を算出し、補間前加減速処理をするため、最終的な加工速度は、仮の加工速度のばらつきの中で低い方をとる傾向にあり、全体の速度が低下し、ばらつきが大きくなるためである。
これに対して本実施の形態の場合、曲線部分の加工速度を決定する場合、大域的な形状を認識し、領域内の平均半径を算出する等して加工速度を決定するため、加工速度が向上し、しかもばらつくことなく安定している。
同様に、右側の直線状の部分（Ｘ座標が約１１２．５ｍｍ以上の部分）では、従来の加工速度の設定方法では加工速度が小さくなっている。これに対して本実施の形態の場合、加工速度が向上し、しかもばらつくことなく安定している。
また、本実施の形態の場合、従来の加工速度設定方法では全体の加工速度を低下させる原因となっていた微小角エッジ、円弧形状から直線形状に変化する変曲点（制御軸の加加速度（加速度の微分）の変化が大きい部分）等に対して独立した仮の加工速度を設定できるため、加工形状に応じた最適な加工速度を付与できる。
以上述べたように、本実施の形態の加工速度の設定方法は、高い加工効率で加工（加工時間の短縮）することが可能であり、しかも高い加工精度を達成することが可能である。
【００３０】
以上述べた加工速度の設定方法では、全てのステップをＣＮＣ（制御部２１）内で行っているが、図８に本実施の形態で説明した加工速度の設定方法（プログラム）を用いて加工速度を設定する、他の加工装置の構成例を示す。
加工装置の構成例を図８（Ａ）〜（Ｃ）に示す。この図８において、ＣＮＣ（制御部２１）は、図３（Ａ）に示したステップＳ５０（補間前処理）以降を担当する。図８（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の構成例では、高い演算能力を持つ外部装置４０（ＣＡＭ等）、外部装置５０（パソコン等）を用いることにより、ＣＮＣ（制御部２１）の処理負荷を軽減することができる。また、被加工個所の形状が複雑な形状である場合等、演算処理時間を短縮することができる。
図８（Ａ）に示す構成例では、外部装置４０（ＣＡＭ等）にて、被加工物のデータに基づいて図３（Ａ）に示すステップＳ１０〜ステップＳ４０の処理を実行して加工速度（この場合、第１次の速度Ｆｆ）を設定し、一括してＣＮＣ（制御部２１）に加工速度を含む加工データを供給する。
図８（Ｂ）に示す構成例では、外部装置４０（ＣＡＭ等）からＮＣデータを外部装置５０（パソコン等）に供給し、外部装置５０にてＮＣデータから図３（Ａ）に示すステップＳ１０〜ステップＳ４０の処理を実行して加工速度（この場合、第１次の速度Ｆｆ）を設定する。そして、外部装置５０から一括してＣＮＣ（制御部２１）に加工速度を含む加工データを供給する。
図８（Ｃ）に示す構成例では、図８（Ｂ）では外部装置５０から加工速度を含む加工データを一括してＣＮＣ（制御部２１）に供給しているのに対し、演算が終了した加工速度を含む加工データから逐次ＣＮＣ（制御部２１）に供給する。
また、外部装置４０、５０等を持たず、ＣＮＣ（制御部２１）で全ての処理を実行させる構成も可能である。加工装置の構成は、他にも様々な構成が可能である。
【００３１】
本発明の加工装置の加工速度設定方法及び加工装置は、本実施の形態で説明した構成、手順等に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。例えば、本実施の形態では、領域の属性（直線状、曲線状）及び変曲点の属性（連続的（折れ角なし）、折れ角大、微小角エッジ）のそれぞれについて加工速度を設定したが、領域の属性（直線状、曲線状）のみ、あるいは変曲点の属性（連続的（折れ角なし）、折れ角大、微小角エッジ）のみに対して加工速度を設定するようにしてもよい。
また、領域の属性、変曲点の属性は、本実施の形態に説明した種類の他にも、種々の種類に区分することが可能である。
また、本実施の形態では、金型の輪郭加工用の加工装置について説明したが、種々のワークを加工する場合に適用することができ、更に、ワークの種々の被加工個所を加工する場合に適用することができる。
また、細分化方法、処理手順、パラメータ等は、本実施の形態で説明した内容及び図３〜図６に限定されず、種々のものが可能である。
また、加工速度は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に関する加工速度に限定されず、工具８の回転速度等、種々のものが可能である。
また、本実施の形態の説明に用いた数値は一例であり、この数値に限定されるものではない。
また、以上（≧）、以下（≦）、より大きい（＞）、未満（＜）等は、等号を含んでも含まなくてもよい。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１〜４のいずれかに記載の加工装置の加工速度設定方法及び請求項５または６に記載の加工装置を用いれば、加工形状に応じた最適な加工速度を設定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の加工装置の一実施の形態の概略図である。
【図２】 被加工物２６の被加工個所（輪郭等）の区分方法について概要を説明する図である。
【図３】 被加工物２６の被加工個所の区分方法、区分した領域及び変曲点毎に加工速度を設定する方法について、全体の概要を説明するフローチャートである。
【図４】 被加工物２６の被加工個所において、領域と変曲点とを区分する方法の詳細を説明するフローチャートである。
【図５】 区分した領域と変曲点において、更に属性を区分して、各属性に応じた加工速度を設定する方法の詳細を説明するフローチャートである。
【図６】 パラメータの設定値の例を示す図である。
【図７】 本発明の加工速度設定方法の効果を説明する図である。
【図８】 本発明の加工速度設定方法（プログラム）を用いて加工速度を設定する加工装置の構成例を説明する図である。
【符号の説明】
１ 加工装置
２ ベッド
３ コラム
４ テーブル
５ 冶具
６ 工具スライド
７ 工具主軸
８ 工具
９、１２、１５ Ｚ軸サーボモータ、Ｘ軸サーボモータ、Ｙ軸サーボモータ
１０、１３、１６ Ｚ軸エンコーダ、Ｘ軸エンコーダ、Ｙ軸エンコーダ
１１、１４、１７ Ｚ軸駆動制御回路、Ｘ軸駆動制御回路、Ｙ軸駆動制御回路
１８ インターフェース
１９ ＣＰＵ
２０ 記憶手段
２１ 制御部
２２ 入力手段
２３ 表示手段
２４ 操作部
２６ 被加工物

Claims (6)

1. 加工プログラムに基づいて加工手段により被加工物の被加工個所を加工する加工装置の加工速度設定方法であって、
   前記被加工物の前記被加工個所を構成するデータを読み込み、
   読み込んだデータに基づいた輪郭データを細分点群に細分化し、
   前記各細分点を加工形状に応じて、直線状の領域と、曲線状の領域と、前記直線状または曲線状の領域と領域との接続部である変曲点とに区分し、
   直線状の領域と区分された細分点では、直線用パラメータを参照して第１次の速度を設定し、
   曲線状の領域と区分された細分点では、曲率に応じたパラメータを参照して第１次の速度を設定し、
   変曲点と区分された細分点では、更に、当該変曲点の前後の領域が直線状であるか曲線状であるかを示す領域の属性と当該変曲点における折れ角の角度とに基づいた属性に区分し、たとえ、当該変曲点の前記属性が当該変曲点の前後の領域を折れ角なしで連続的になめらかに接続すべき変曲点であるという属性に区分された場合であっても、当該変曲点の属性に応じて予め設定されたパラメータを参照して変曲点毎の第１次の速度を設定し、
   設定した前記第１次の速度の変化がある部分では速度をなめらかに変化させるように補間を行って、各領域または各変曲点における細分点毎の最終速度を決定し、決定した最終速度で加工を行う、
   加工装置の加工速度設定方法。
2. 請求項１に記載の加工装置の加工速度設定方法であって、
   曲線状の領域と区分された細分点で曲率に応じたパラメータを参照する場合、当該領域内の複数の細分点から求めた円弧半径を平均化した平均円弧半径に基づいたパラメータを参照して前記第１次の速度を設定する、
   加工装置の加工速度設定方法。
3. 請求項１または２に記載の加工装置の加工速度設定方法であって、
   前記変曲点と区分された細分点の属性を、当該変曲点の前後の領域が直線状であるか曲線状であるかを示す領域の属性と当該変曲点における折れ角の角度とに基づいた属性に区分する場合、
   当該変曲点の前後の領域の属性が直線状の領域であり且つ折れ角が微小角判定角度以下と判定された変曲点の属性を、微小角に区分し、区分した変曲点の属性に応じたパラメータを参照して前記第１次の速度を設定し、
   当該変曲点の折れ角が折れ角大判定角度以上と判定された変曲点の属性を、折れ角大に区分し、区分した変曲点の属性に応じたパラメータを参照して前記第１次の速度を設定し、
   前記微小角でも折れ角大でもないと判定された変曲点の属性を、折れ角なしの連続的に接続すべき変曲点の属性に区分し、当該変曲点から求めた円弧半径に基づいたパラメータを参照して前記第１次の速度を設定する、
   加工装置の加工速度設定方法。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の加工装置の加工速度設定方法であって、
   各第１次の速度は、加工時間及び加工精度の標準となる標準加工モードと、前記標準加工モードに対して加工時間を優先した高速加工モードと、前記標準加工モードに対して加工精度を優先した低速加工モードとを含む各加工モードに応じて設定されている、
   加工装置の加工速度設定方法。
5. 被加工物の被加工個所を加工する加工手段と、加工プログラムに基づいて加工を制御する制御装置とを備える加工装置であって、
   前記制御装置は、請求項１〜４のいずれかに記載の加工装置の加工速度設定方法を用いて前記第１次の速度を設定し、前記最終速度を決定する、
   加工装置。
6. 被加工物の被加工個所を加工する加工手段と、加工プログラムに基づいて加工を制御する制御装置と、前記制御装置に加工速度を供給する外部装置とを備える加工装置であって、
   前記外部装置は、請求項１〜４のいずれかに記載の加工装置の加工速度設定方法を用いて設定した前記第１次の速度を前記制御装置に供給し、
   前記制御装置は、供給された前記第１次の速度の変化がある部分では速度をなめらかに変化させるように補間を行って、各領域または各変曲点における細分点毎の最終速度を決定し、決定した最終速度で加工を行う、
   加工装置。

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