JP4823471B2 - 数値制御方法及びその装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【技術分野】
この発明は、数値制御方法及びその装置に係り、特に主軸の回転に伴う消費電力の節減に関するものである。
【０００２】
【背景技術】
旋盤など主軸に加工物を装着し旋削加工する場合には、工具が加工物の中心部に進むにつれて工具接触部の周速が遅くなるので、加工物の切削精度が低下したり、工具寿命が短くなったりする問題がある。そこで一般に加工物と工具接触部の相対速度が一定となるように周速一定制御を行い、切削位置の違いによる切削精度の悪化を防止したり工具寿命を延ばしたりしている。
【０００３】
一般に旋盤では周速一定制御の基準軸はＸ軸となり、Ｘ軸が主軸に取り付けられた加工ワークの中心に近づくにつれて、主軸の回転数を上げていくことになる。
なお、周速一定制御時の主軸回転数［ｍｉｎ−１］は
（１０００×Ｓ）／（２×π×Ｘ） ・・・（１式）
で計算される。ここでＳは周速［ｍ／ｍｉｎ］、Ｘは周速一定基準軸のプログラム座標値（ワーク中心からの値）［ｍｍ］である。
【０００４】
第１２図は従来の周速一定制御機能を有する数値制御装置の構成を示すブロック図である。即ち図において、１０１は加工プログラムを１ブロックずつ読み取り、移動量、速度などをＧコードなどに従って解析し、ブロック情報を作成するプログラム解析手段で、ブロック情報にはモーダル情報、各軸の移動量、Ｓ指令やＭ指令などの主軸・補助指令データなどの情報が含まれる。１０２はプログラム解析手段１０１の作成したブロック情報により各軸に移動量を分配する補間手段、１０３は各軸に分配された移動量に対し、所定の時定数で加速・減速処理を行う加減速手段、１０４は加減速を行った位置指令をサーボアンプに出力する位置データ出力手段である。
【０００５】
また、１０５は補間された基準軸の位置情報に基づき、周速が一定となるように主軸回転数を演算する周速一定演算手段、１０６は周速一定演算手段１０５にて演算した主軸回転数指令を主軸アンプに出力する速度データ出力手段である。
【０００６】
なお、周速一定演算手段１０５は、切削送り中は基準軸の座標（半径）に応じて主軸回転数を逐次演算し、早送り中はそのブロックの終点座標を元に主軸回転数を演算する。
また一般に加工プログラムでの指令ではＧ９６で周速一定制御を有効とし、Ｇ９７でキャンセルとする。
【０００７】
ところで、周速一定制御を行う場合、例えば次のような加工プログラムが用いられる。なお後述の説明のため、この加工プログラムを、加工プログラムＡと称することにしておく。また、この例ではＸ軸を周速一定演算の基準軸としており、このときの加工動作および主軸回転数は第１３図のようになる。
【０００８】
【数１】
即ち、Ｎ００４ブロックでは周速２００ｍ／ｍｉｎで主軸が回転し、このときの主軸回転数は３１８ｍｉｎ−１となる。
【０００９】
また、Ｎ００５ブロックは早送り指令なので、一般には指令終点に対しての周速度を計算する。従ってＸ軸座標５０ｍｍの位置に対して周速が加工プログラムで指令された２００ｍ／ｍｉｎになるように周速一定演算を行い、この結果主軸回転数は６３７ｍｉｎ−１となる。
【００１０】
ここで主軸は３１８ｍｉｎ−１から６３７ｍｉｎ−１へと主軸の速度ループの応答性に従い加速を行う。
【００１１】
また、Ｎ００６ブロックもＮ００５ブロックと同様に早送り指令なので、Ｘ軸座標３０ｍｍの位置に対して周速一定演算を行い、主軸回転数は１０６１ｍｉｎ−１となる。
【００１２】
また、Ｎ００８ブロックではＸ軸移動中に逐次周速一定演算を行い、終点座標１０ｍｍの位置での回転数は３１８３ｍｉｎ−１となる。
【００１３】
また、Ｎ００９ブロックではＸ軸座標に変化がないため主軸回転数はそのまま保持され、Ｎ０１０ブロックではＸ軸が３０ｍｍの位置に移動するに従い、主軸回転数は１０６１ｍｉｎ−１まで減速することとなる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述した従来の技術では、加工プログラム中に周速一定指令（Ｇ９６）がされると、直ちに周速一定制御を開始し、実際に周速を一定にすべき切削送りブロック以外のとき（Ｎ００４、Ｎ００５ブロック等）も、周速一定演算を行っていた。そのため不必要に主軸を加減速制御し、電力を消費する結果となっていた。
【００１５】
また、例えば所定間隔を介して位置する複数の穴の穴明け加工を行う場合、例えば次のような加工プログラムを用いて行われる。なお後述の説明のため、この加工プログラムを、加工プログラムＢと称することにしておく。
【００１６】
【数２】
ところが、上述のような、所定間隔を介して位置する複数の穴の穴明け加工を行う加工プログラムが与えられた場合、従来の数値制御装置は、主軸回転指令（Ｍ３）がされると直ちに指令された回転数（Ｓ１５００）で回転させ、また、切削と切削の合間にある位置決め移動時にも主軸を回転させたままの状態とする数値制御を行う。
【００１７】
このため、切削加工の前には主軸を予め回転させておく必要があるが、加工プログラム中に主軸回転指令（Ｍ３）がされても、直ちに主軸を回転させなくてもよい場合があり、この場合、消費電力に無駄が生じていた。
【００１８】
また、切削と切削の合間にある位置決め移動時における主軸の回転は、加工に寄与するものでなく、消費電力に無駄が生じていた。
【００１９】
この発明は上記課題を解決するためになされたもので、加工プログラム中に周速一定指令が与えられた場合において、無駄な消費電力を節約できる数値制御方法及びその装置を提供することを目的とする。
【００２０】
またこの発明は、加工プログラム中に主軸回転指令が与えられた場合において、無駄な消費電力を節約できる数値制御方法及びその装置を提供することを目的とする。
【００２１】
またこの発明におけるその他の目的は、後述の「発明を実施するための最良の形態」の欄に記載の事項より明らかになるであろう。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
このためこの発明に係る数値制御方法は、切削送り中の基準軸の位置変化に応じて周速が一定となるように主軸回転数を制御する周速一定制御機能を有する数値制御装置を制御する方法において、１ブロック以上の先読み解析を行い、この先読み解析された結果に基づいて、前記周速一定制御機能の起動タイミングを制御するものである。
【００２３】
またこの発明に係る数値制御方法は、切削送り中の基準軸の位置変化に応じて周速が一定となるように主軸回転数を制御する周速一定制御機能を有する数値制御装置を制御する方法において、１ブロック以上の先読み解析を行い、この先読み解析された結果に基づいて、周速一定指令がされてから切削送りが開始されるまでの実行時間、及び周速一定指令前の主軸回転数から周速一定指令による主軸回転数に到達するまでの主軸到達時間を得、この得られた前記実行時間及び前記主軸到達時間に基づいて前記周速一定制御機能の起動タイミングを制御するものである。
【００２４】
またこの発明に係る数値制御装置は、切削送り中の基準軸の位置変化に応じて周速が一定となるように主軸回転数を制御する周速一定制御機能を有する数値制御装置において、１ブロック以上の先読み解析を行うプログラム先読解析手段と、このプログラム先読解析手段にて先読み解析された結果に基づいて、前記周速一定制御機能の起動タイミングを制御する周速一定制御機能起動タイミング計算手段とを備えてなるものである。
【００２５】
またこの発明に係る数値制御装置は、切削送り中の基準軸の位置変化に応じて周速が一定となるように主軸回転数を制御する周速一定制御機能を有する数値制御装置において、１ブロック以上の先読み解析を行うプログラム先読解析手段と、このプログラム先読解析手段にて先読み解析された結果に基づいて、周速一定指令がされてから切削送りが開始されるまでの実行時間、及び周速一定指令前の主軸回転数から周速一定指令による主軸回転数に到達するまでの主軸到達時間を得る手段と、この手段にて得られた前記実行時間及び前記主軸到達時間に基づいて前記周速一定制御機能の起動タイミングを制御する周速一定制御機能起動タイミング計算手段とを備えてなるものである。
【００２６】
またこの発明に係る数値制御装置は、前記周速一定制御機能起動タイミング計算手段として、周速一定指令から、前記実行時間より周速一定指令前の主軸回転数から周速一定指令による切削開始時点の主軸回転数に到達するまでの主軸到達時間を減算した時間が経過したとき、前記周速一定制御機能を起動するものとしたものである。
【００２７】
またこの発明に係る数値制御装置は、前記実行時間及び主軸到達時間として、ソフトウエアのサンプリング回数に変換したものを用いるようにしたものである。
【００２８】
またこの発明に係る数値制御装置は、前記主軸到達時間を、主軸の加速曲線または減速曲線を複数本の直線で近似し、この直線の式に基づいて推定するものである。
【００２９】
またこの発明に係る数値制御方法は、主軸回転数を制御する機能を有した数値制御装置を制御する方法において、１ブロック以上の先読み解析を行い、この先読み解析された結果に基づいて、主軸の起動タイミングを制御するものである。
【００３０】
またこの発明に係る数値制御方法は、主軸回転数を制御する機能を有した数値制御装置を制御する方法において、１ブロック以上の先読み解析を行い、この先読み解析された結果に基づいて、主軸回転指令がされてから切削送りが開始されるまでの実行時間、及び主軸起動から主軸回転指令による主軸回転数に到達するまでの主軸加速時間を得、この得られた前記実行時間及び主軸加速時間に基づいて主軸の起動タイミングを制御するものである。
【００３１】
またこの発明に係る数値制御装置は、主軸回転数を制御する機能を有した数値制御装置において、１ブロック以上の先読み解析を行うプログラム先読解析手段と、このプログラム先読解析手段にて先読み解析された結果に基づいて、主軸の起動タイミングを制御する主軸起動タイミング計算手段とを備えてなるものである。
【００３２】
またこの発明に係る数値制御装置は、主軸回転数を制御する機能を有した数値制御装置において、１ブロック以上の先読み解析を行うプログラム先読解析手段と、このプログラム先読解析手段にて先読み解析された結果に基づいて、主軸回転指令がされてから切削送りが開始されるまでの実行時間、及び主軸起動から主軸回転指令による主軸回転数に到達するまでの主軸加速時間を得る手段と、この手段にて得られた前記実行時間及び主軸加速時間に基づいて主軸の起動タイミングを制御する主軸起動タイミング計算手段とを備えてなるものである。
【００３３】
またこの発明に係る数値制御装置は、前記主軸起動タイミング計算手段として、主軸回転指令から、前記実行時間より前記主軸加速時間を減算した時間が経過したとき、主軸を起動するものとしたものである。
【００３４】
またこの発明に係る数値制御装置は、前記実行時間及び主軸加速時間として、ソフトウエアのサンプリング回数に変換したものを用いるようにしたものである。
【００３５】
またこの発明に係る数値制御装置は、前記主軸加速時間を、主軸の加速曲線または減速曲線を複数本の直線で近似し、この直線の式に基づいて推定するものである。
【００３６】
またこの発明に係る数値制御方法は、主軸回転数を制御する機能を有した数値制御装置を制御する方法において、１ブロック以上の先読み解析を行い、この先読み解析された結果が所定の条件を満たすとき、主軸回転指令中であっても主軸を停止させるものである。
またこの発明に係る数値制御方法は、主軸回転数を制御する機能を有した数値制御装置を制御する方法において、１ブロック以上の先読み解析を行い、この先読み解析された結果が主軸回転指令中で且つ非切削ブロックがある場合、前記先読み解析された結果に基づいてその非切削ブロックから切削送りが開始されるまでの主軸停止時間及び主軸の加減速時間を得、この得られた前記主軸停止時間と前記主軸の加減速時間とを比較し、前者が後者より長いとき、主軸回転指令中であっても主軸を停止させるものである。
【００３７】
またこの発明に係る数値制御装置は、主軸回転数を制御する機能を有した数値制御装置において、１ブロック以上の先読み解析を行うプログラム先読解析手段と、このプログラム先読解析手段にて先読み解析された結果が所定の条件を満たすとき、主軸回転指令中であっても主軸を停止させる主軸停止タイミング計算手段とを備えてなるものである。
【００３８】
またこの発明に係る数値制御装置は、主軸回転数を制御する機能を有した数値制御装置において、１ブロック以上の先読み解析を行うプログラム先読解析手段と、このプログラム先読解析手段にて先読み解析された結果が主軸回転指令中で且つ非切削ブロックがある場合、前記先読み解析された結果に基づいて、その非切削ブロックから切削送りが開始されるまでの主軸停止時間及び主軸の加減速時間を得る手段と、この手段にて得られた前記主軸停止時間と前記主軸の加減速時間とを比較し、前者が後者より長いとき、主軸回転指令中であっても主軸を停止させる主軸停止タイミング計算手段とを備えてなるものである。
またこの発明に係る数値制御装置は、前記主軸の加減速時間は、主軸の加速曲線または減速曲線を複数本の直線で近似し、この直線の式に基づいて推定するものである。
【００３９】
またこの発明に係る数値制御方法は、１ブロック以上の先読み解析を行い、この先読み解析された結果に基づいて、周速一定制御機能の起動タイミング及び主軸の起動タイミングを制御するものである。
【００４０】
またこの発明に係る数値制御方法は、１ブロック以上の先読み解析を行い、この先読み解析された結果に基づいて、周速一定指令がされてから切削送りが開始されるまでの第１の実行時間、周速一定指令前の主軸回転数から周速一定指令による切削開始時点の主軸回転数に到達するまでの主軸到達時間、主軸回転指令がされてから切削送りが開始されるまでの第２の実行時間、及び主軸起動から主軸回転指令による切削開始時点の主軸回転数に到達するまでの主軸加速時間を得、周速一定指令から、前記第１の実行時間より主軸到達時間を減算した時間が経過したとき、周速一定制御機能を起動するするとともに、主軸回転指令から、前記第２の実行時間より主軸加速時間を減算した時間が経過したとき、主軸を起動するものである。
【００４１】
またこの発明に係る数値制御装置は、１ブロック以上の先読み解析を行うプログラム先読解析手段と、このプログラム先読解析手段にて先読み解析された結果に基づいて周速一定制御機能の起動タイミングを制御する周速一定制御機能起動タイミング計算手段と、前記プログラム先読解析手段にて先読み解析された結果に基づいて主軸の起動タイミングを制御する主軸起動タイミング計算手段とを備えてなるものである。
【００４２】
またこの発明に係る数値制御装置は、１ブロック以上の先読み解析を行うプログラム先読解析手段と、このプログラム先読解析手段にて先読み解析された結果に基づいて、周速一定指令がされてから切削送りが開始されるまでの第１の実行時間、周速一定指令前の主軸回転数から周速一定指令による切削開始時点の主軸回転数に到達するまでの主軸到達時間、主軸回転指令がされてから切削送りが開始されるまでの第２の実行時間、及び主軸起動から主軸回転指令による主軸回転数に到達するまでの主軸加速時間を得る手段と、周速一定指令から、前記第１の実行時間より主軸到達時間を減算した時間が経過したとき、周速一定制御機能を起動する周速一定制御機能起動タイミング計算手段と、主軸回転指令から、前記第２の実行時間より主軸加速時間を減算した時間が経過したとき、主軸を起動する主軸起動タイミング計算手段とを備えてなるものである。
【００４３】
またこの発明に係る数値制御方法は、１ブロック以上の先読み解析を行い、この先読み解析された結果に基づいて、周速一定制御機能の起動タイミングを制御するとともに、前記先読み解析された結果が所定の条件を満たすとき、主軸回転指令中であっても主軸を停止させるものである。
【００４４】
またこの発明に係る数値制御方法は、１ブロック以上の先読み解析を行い、この先読み解析された結果に基づいて、周速一定指令がされてから切削送りが開始されるまでの第１の実行時間、及び周速一定指令前の主軸回転数から周速一定指令による切削開始時点の主軸回転数に到達するまでの主軸到達時間を得るとともに、前記先読み解析された結果が主軸回転指令中で且つ非切削ブロックがある場合、前記先読み解析された結果に基づいて、その非切削ブロックから切削送りが開始されるまでの主軸停止時間、及び主軸の加減速時間を得、周速一定指令から、前記第１の実行時間より主軸到達時間を減算した時間が経過したとき、周速一定制御機能を起動するとともに、前記主軸停止時間と前記主軸の加減速時間とを比較し、前者が後者より長いとき、主軸回転指令中であっても主軸を停止させるものである。
【００４５】
またこの発明に係る数値制御装置は、１ブロック以上の先読み解析を行うプログラム先読解析手段と、このプログラム先読解析手段にて先読み解析された結果に基づいて周速一定制御機能の起動タイミングを制御する周速一定制御機能起動タイミング計算手段と、前記プログラム先読解析手段にて先読み解析された結果が所定の条件を満たすとき、主軸回転指令中であっても主軸を停止させる主軸停止タイミング計算手段とを備えてなるものである。
【００４６】
またこの発明に係る数値制御装置は、１ブロック以上の先読み解析を行うプログラム先読解析手段と、このプログラム先読解析手段にて先読み解析された結果に基づいて、周速一定指令がされてから切削送りが開始されるまでの第１の実行時間、及び周速一定指令前の主軸回転数から周速一定指令による切削開始時点の主軸回転数に到達するまでの主軸到達時間を得る手段と、前記プログラム先読解析手段にて先読み解析された結果が主軸回転指令中で且つ非切削ブロックがある場合、前記先読み解析された結果に基づいて、その非切削ブロックから切削送りが開始されるまでの主軸停止時間及び主軸の加減速時間を得る手段と、周速一定指令から、前記第１の実行時間より主軸到達時間を減算した時間が経過したとき、周速一定制御機能を起動する周速一定制御機能起動タイミング計算手段と、前記手段にて得られた前記主軸停止時間と前記主軸の加減速時間とを比較し、前者が後者より長いとき、主軸回転指令中であっても主軸を停止させる主軸停止タイミング計算手段とを備えてなるものである。
【００４７】
またこの発明に係る数値制御方法は、１ブロック以上の先読み解析を行い、この先読み解析された結果に基づいて主軸の起動タイミングを制御するとともに、前記先読み解析された結果が所定の条件を満たすとき、主軸回転指令中であっても主軸を停止させるものである。
【００４８】
またこの発明に係る数値制御方法は、１ブロック以上の先読み解析を行い、この先読み解析された結果に基づいて、主軸回転指令がされてから切削送りが開始されるまでの第２の実行時間、及び主軸起動から主軸回転指令による主軸回転数に到達するまでの主軸加速時間を得るとともに、前記先読み解析された結果が主軸回転指令中で且つ非切削ブロックがある場合、前記先読み解析された結果に基づいて、その非切削ブロックから切削送りが開始されるまでの主軸停止時間及び主軸の加減速時間を得、主軸回転指令から、前記第２の実行時間より主軸加速時間を減算した時間が経過したとき、主軸を起動するとともに、前記主軸停止時間と前記主軸の加減速時間とを比較し、前者が後者より長いとき、主軸回転指令中であっても主軸を停止させるものである。
【００４９】
またこの発明に係る数値制御装置は、１ブロック以上の先読み解析を行うプログラム先読解析手段と、このプログラム先読解析手段にて先読み解析された結果に基づいて主軸の起動タイミングを制御する主軸起動タイミング計算手段と、前記プログラム先読解析手段にて先読み解析された結果が所定の条件を満たすとき、主軸回転指令中であっても主軸を停止させる主軸停止タイミング計算手段とを備えてなるものである。
【００５０】
またこの発明に係る数値制御装置は、１ブロック以上の先読み解析を行うプログラム先読解析手段と、このプログラム先読解析手段にて先読み解析された結果に基づいて、主軸回転指令がされてから切削送りが開始されるまでの第２の実行時間、及び主軸起動から主軸回転指令による主軸回転数に到達するまでの主軸加速時間を得る手段と、前記プログラム先読解析手段にて先読み解析された結果が主軸回転指令中で且つ非切削ブロックがある場合、前記先読み解析された結果に基づいて、その非切削ブロックから切削送りが開始されるまでの主軸停止時間及び主軸の加減速時間を得る手段と、主軸回転指令から、前記第２の実行時間より主軸加速時間を減算した時間が経過したとき、主軸を起動する主軸起動タイミング計算手段と、前記手段にて得られた前記主軸停止時間と前記主軸の加減速時間とを比較し、前者が後者より長いとき、主軸回転指令中であっても主軸を停止させる主軸停止タイミング計算手段とを備えてなるものである。
【００５１】
【発明を実施するための最良の形態】
実施の形態１．
本願発明の実施の形態１について第１図〜第６図を用いて説明する。
なお、この実施の形態１は、例えば上記加工プログラムＡのような周速一定制御指令が与えられた場合において無駄な消費電力を抑制するための実施の形態を示し、第１図はこの発明の実施の形態１に係る数値制御装置の構成を示すブロック図、第２図はこの発明の実施の形態１に係る先読みバッファの一構成例を示す図、第３図はこの発明の実施の形態１に係るプログラム先読解析手段の処理手順を示すフローチャート、第４図はこの発明の実施の形態１に係る周速一定制御機能起動タイミング計算手段の処理手順を示すフローチャート、第５図はこの発明の実施の形態１に係る主軸加速時間推定手段に関する説明図、第６図はこの発明の実施の形態１に係る周速一定制御時の基準軸の動きと主軸回転の動きを示した説明図である。
【００５２】
第１図において、１はプログラム先読解析手段であり、現在実行中のブロックから１ブロック以上先のブロックを加工プログラムから先読み及び解析し、先読みバッファ２に解析結果を格納する。先読みバッファ２には各ブロックのモーダル情報、各軸の移動量、主軸指令回転数、送り速度、周速一定制御機能起動タイミング情報などの情報が格納される。３はある一定のサンプリング周期（例えば１０ｍｓ）毎に起動される補間手段であり、現在実行すべきブロック情報を先読みバッファ２から読み出して補間処理を実行する。補間した結果は加減速手段４により加減速処理され、位置データ出力手段５を経てサーボアンプに出力される。なお、補間手段３、加減速手段４及び位置データ出力手段５は従来から使用されている手段である。
【００５３】
６は周速一定制御機能起動タイミング計算手段であり、先読みバッファ２に格納され補間手段３により読み出された周速一定指令がされてから切削開始までの実行時間、切削開始時点の主軸回転数、主軸加速時間等から、周速一定演算手段７を起動させるタイミングを判定し、周速一定演算手段７を起動させるとき、その起動信号を出力する。７は周速一定演算手段であり、切削送り中の基準軸の座標値に応じた主軸回転数を演算し周速を一定に保つ。８は速度データ出力手段であり、主軸アンプに対し主軸回転数を指令する。９は主軸加速時間推定手段であり、主軸が指令回転数まで加速に要する時間を推定する。
【００５４】
第２図は第１図における先読みバッファ２の一構成例を示したものである。先読みバッファ２は１ブロック毎に情報が作成され、Ｇコードのモーダル情報などを格納する領域、各軸の移動指令を格納する領域、Ｍ指令やＳ指令などの補助・主軸機能指令コードを格納する領域、周速一定指令がされてから切削開始までの実行時間を格納する領域、切削開始時点での主軸回転数を格納する領域などで構成される。
【００５５】
第２図ではＮ００４ Ｇ９６ Ｓ２００からＮ００７ Ｇ０１ Ｚ−９０．Ｆ２０００までの解析が終了しており、現在実行中のブロックは先読みバッファの先頭、即ちＮ００４ Ｇ９６ Ｓ２００となる。
【００５６】
第１図に示すプログラム先読解析手段１は加工プログラムから１ブロックずつ読み出し解析を行い、周速一定開始指令Ｇ９６を読み込むと、Ｇ０１などの切削ブロックが現れるまで加工プログラムの先読みを行い、ブロックの解析を行う。切削ブロックまで先読解析を完了した時点で、現在のブロック（周速一定開始指令Ｇ９６のブロック）から切削ブロック開始までの実行時間および切削開始位置における主軸回転数を算出し、その時間と回転数を先読みバッファ２のＧ９６ブロック領域の主軸制御情報記憶領域（切削開始までの時間を格納する領域、切削開始時点での主軸回転数を格納する領域）に格納する。
次にプログラム先読解析手段１の詳細な動作について第３図を用いて説明する。
まず、ステップ１で加工プログラムから１ブロックを読み込み、ステップ２で読み込んだブロックを解析する。ステップ３で解析したブロックに周速一定指令Ｇコード”Ｇ９６”が含まれているか否かを判定し、含まれていなければ解析終了となる。”Ｇ９６”が含まれていればステップ４に進み、後に算出する切削開始までの時間データを初期化する。
ステップ５で加工プログラムに次ブロックがあるかどうか判定し、次ブロックがなければ解析終了となる。次ブロックがあればステップ６に進んで次ブロックを読み込み、ステップ７で読み込んだブロックを解析する。ステップ７で解析したブロックに周速一定指令キャンセルＧコード”Ｇ９７”があれば解析終了となる。”Ｇ９７”でなければステップ９で切削送りかどうか判定し、切削送りであればステップ１１に進み、ステップ１１では前記１式に基づいて切削開始時点での基準軸座標から指令した周速となる主軸回転数を演算し、先読みバッファ２の切削開始時点の主軸回転数を格納する領域に格納する。ステップ９で切削送りでなければステップ１０でそのブロックの実行時間を算出し、先読みバッファ２の切削開始までの時間を格納する領域に記憶しておく。
【００５７】
なお、ブロックの実行時間は次の手順で求める。
（１）早送り指令ブロックのみ場合、そのブロックで最も移動距離の長い軸の移動時間を算出し、加減速時間を加算する。例えば早送り速度６０ｍ／ｍｉｎ、加減速時定数２００ｍｓ、移動距離５００ｍｍの場合の実行時間は、
５００［ｍｍ］／（（６０×１０００）／（６０×１０００））［ｍｍ／ｍｓｅｃ］＋ ２００［ｍｓｅｃ］＝ ７００［ｍｓｅｃ］
となる。
【００５８】
（２）補助機能のみの場合、補助機能実行時間をあらかじめパラメータとして設定しておき、その時間をブロックの実行時間とする。即ち、パラメータメモリの所定個所に、Ｍ０３：Ｔｍ１（実行時間）、Ｍ０４：Ｔｍ２・・・と予め記憶させておき、例えばＭ０３を解析したとき、Ｔｍ１を読み出してそのＴｍ１を実行時間とする。
【００５９】
（３）早送り指令と補助機能指令の両方がある場合、早送り実行時間と補助機能実行時間とを比較し、時間の長い方をそのブロックの実行時間とする。
【００６０】
（４）ドウェル指令（Ｇ０４）の場合、ドウェル時間をそのブロックの実行時間とする。
【００６１】
（５）早送り指令、補助機能指令共にない場合、例えばＧコードのモーダル設定のみの場合である。周速一定制御機能起動タイミング計算手段６の処理周期、例えば１０ｍｓｅｃをそのブロックの実行時間とする。
【００６２】
このようにブロック実行時間を算出した後、ステップ５から繰り返し実行し、切削送り指令が現れるまでの各ブロックの実行時間を積算していく。
即ち、ブロック実行時間の積算時間は、Ｇ９６指令されてから実際に切削を開始するまでの時間となる。なお、ブロック実行時間と主軸回転数は、先読みバッファ２中のＧ９６ブロックにおける切削開始までの時間を格納する領域及び切削開始時点の主軸回転数を格納する領域に格納される。
【００６３】
次に周速一定制御機能起動タイミング計算手段６の詳細な動作について第４図を用いて説明する。
【００６４】
なお、本処理が最初に起動されるまでの間に、本図に示される（Ａ）ブロック実行時間は初期化（０クリア）されており、また、（Ａ）ブロック実行時間はこの発明による数値制御装置内のメモリ（図示せず）に記憶される。
【００６５】
まず、ステップ４１で第一回目の処理か否かを判定する。ここでは（Ａ）ブロック実行時間が０であるとき第一回目の処理とし、０でないとき第二回目以降の処理と判定している。
【００６６】
第一回目の処理であれば、ステップ４２で先読みバッファ２中の現在実行中のブロック情報に格納されたブロック実行時間を読み出し、（Ａ）ブロック実行時間として記憶する。
なお、ここでいうブロック実行時間とは、第２図に示す切削開始までの時間３００ｍｓを指す。
【００６７】
次にステップ４３でＴａ（＝（Ａ）ブロック実行時間−主軸加速時間（周速一定指令前の主軸回転数から切削ブロック開始時点に必要とされる主軸回転数に達するまでの主軸到達時間）を求める。なお、主軸の加速時間の推定方法については後述する。
次にステップ４４でＴａが０以下か否か判定し、否であれば、ステップ４５で（Ａ）ブロック実行時間から補間時間を引いたものを、新しい（Ａ）ブロック実行時間として上記メモリに記憶し、本処理を終了する。第二回目以降はステップ４５にて記憶した（Ａ）ブロック実行時間のデータが上記メモリに格納されており（Ａ）ブロック実行時間が０でないので、ステップ４１にて第二回目以降の処理と判断され、このデータを元にステップ４３以降を実行する。
【００６８】
ステップ４４でＴａが０以下であれば、ステップ４６で、切削送りブロックの座標値に合わせて周速が一定となるような主軸指令回転数に変更する周速一定演算手段７を起動する。主軸はある加速時間をもって指令速度に到達するので、切削送りブロック開始時点でちょうど指令した主軸回転数に到達することになる。
【００６９】
最後にステップ４７で（Ａ）ブロック実行時間を０クリアし、本処理を終了する。
なお、周速一定制御機能起動タイミング計算手段６は所定のサンプリング周期で周期的に処理され、上記の処理を繰り返す。
【００７０】
また、本実施の形態１ではプログラム先読解析手段１でブロックの実行時間（例えば第２図の場合３００ｍｓ）を算出するようにしたが、この実行時間の代わりに、実行時間を周速一定制御機能起動タイミング計算手段６のサンプリング周期で除した値、即ち周速一定制御機能起動タイミング計算手段６のサンプリング回数としても良い。例えば周速一定制御機能起動タイミング計算手段６のサンプリング周期を１０ｍｓとすると、サンプリング回数は３００／１０＝３０（回）となる。更に第４図に示されている、主軸加速時間、（Ａ）ブロック実行時間、補間時間など時間を示すデータをすべて周速一定制御機能起動タイミング計算手段６のサンプリング回数に変換して第４図に置き換えると、例えばステップ４５で「補間時間を減ずる」とは、補間時間が１０ｍｓのため１だけ減ずることになり、またサンプリング回数変換以降の全ての計算を端数のない整数による減算処理だけとなり、よって処理が簡単になりソフトウエア処理する上で扱いやすくなる。
【００７１】
なお、前記サンプリング回数変換時に端数が生じる場合があるが、この場合には切上げ、または切下げ処理して端数のない整数にしておく。
【００７２】
次に主軸加速時間推定手段９について第５図を用いて説明する。
主軸の最高回転数をＳｍａｘとし、Ｓｍａｘまで加速するのにＴｍａｘだけ時間がかかるとする。主軸指令回転数がＳｍａｘより小さい時は、一般にＳｍａｘまでの加速曲線に近い加速曲線を描いて指令回転数に到達する。Ｓｍａｘまで加速する時の加速曲線は予め分かっているので、任意の指令回転数に到達するまでの加速時間を推定することができる。しかし、加速曲線を数式で表現すると複雑になるので、実際に任意の指令回転数までの加速時間を求めることは難しい。そこで、加速曲線を１乃至２以上の直線で近似することで加速時間を求める。
【００７３】
まず、主軸最高回転数までの加速波形を測定する。測定手段は問わないが、ここではシンクロスコープなどを用いて、速度波形を記録紙に記録することにする。
【００７４】
次に記録紙上で加速曲線に沿って誤差が適当な値になるよう直線を引く。
第５図（ａ）はＳｍａｘまでの加速曲線を３つの直線ａ，ｂ，ｃで近似した一例である。これらの直線はＳｍａｘまでの加速曲線に対し２点を取り、適当な許容値に収まるように結んだものである。近似誤差をより小さくしたければより多くの点を曲線上に取れば良い。
【００７５】
この例では指令速度０から主軸回転数Ｓ１までの加速時間がＴ１、０から主軸回転数Ｓ２までの加速時間がＴ２、０から主軸回転数Ｓｍａｘまでの加速時間がＴｍａｘとなる。
【００７６】
以上のように求めた主軸回転数と加速時間を本数値制御装置内のメモリに第５図（ｂ）のように設定しておく。このデータは本数値制御装置内に持つ不揮発性ＲＡＭ（図示せず）に記憶する。
【００７７】
次に各区分の直線の方程式を求め、指令速度に応じた各加速時間を算出すると、
０＜指令速度≦Ｓ１の時の加速時間は、
加速時間Ｔ＝（Ｔ１／Ｓ１）×指令速度
で求められ、Ｓ１＜指令速度≦Ｓ２の時は、
加速時間Ｔ＝（Ｓ２×Ｔ１−Ｓ１×Ｔ２＋（Ｔ２−Ｔ１）×指令速度）／（Ｓ２−Ｓ１）
で求められ、Ｓ２＜指令速度≦Ｓｍａｘの時は、
加速時間Ｔ＝
（Ｓｍａｘ×Ｔ２−Ｓ２×Ｔｍａｘ＋（Ｔｍａｘ−Ｔ２）×指令速度）／（Ｓｍａｘ−Ｓ２）
で求められる。
【００７８】
従って、指令された主軸回転数が上記の区分のどれに属するかをまず判定し、次に上式に指令回転数を当てはめて計算することにより、主軸回転数に応じた加速時間を容易に計算することができる。
【００７９】
なお、主軸加速時間（周速一定指令前の主軸回転数から周速一定指令による主軸回転数に到達するまでの主軸到達時間）の計算のため、主軸の加速曲線の加速時間を用いたが、減速曲線の減速時間を用いてもよい。
【００８０】
第６図は、実施の形態１における周速一定制御時の基準軸の動きと主軸回転の動きを示した説明図である。従来は切削点までのアプローチ動作である早送りブロックに対しても周速が一定になるように主軸回転数が制御されていたが、本実施の形態１では主軸回転が必要なところで指令した周速度に到達するように無駄なく主軸回転を制御することができる。よって、加工に寄与しない位置決め等のブロックにおいて、主軸の加減速制御を行わないので、無駄に電力を消費することがなくなる。
【００８１】
なお、実施の形態１において、周速一定指令がされてから切削送りが開始されるまでの実行時間の計算を、プログラム先読解析手段１にて行うものについて説明したが、プログラム先読解析手段１以外の手段で行っでも初期の目的は達成できる。
【００８２】
また、周速一定指令前の主軸回転数から周速一定指令による主軸回転数に到達するまでの主軸到達時間の計算を簡単にするため、主軸の加速曲線を複数本の直線で近似し、この直線の式に基づいて主軸到達時間を求めたが、減速曲線を複数本の直線で近似し、この直線の式に基づいて主軸到達時間を求めても、初期の目的は達成できる。
【００８３】
また、実施の形態１においては、周速一定制御による消費電力の節減を最大にするため、周速一定指令から、周速一定指令がされてから切削送りが開始されるまでの実行時間より周速一定指令前の主軸回転数から周速一定指令による切削開始時点の主軸回転数に到達するまでの主軸到達時間を減算した時間が経過したとき、前記周速一定制御機能を起動するもの、即ち、Ｎ００６ブロックの途中より周速一定制御機能を起動するものについて説明したが、切削開始時点より２つ前のブロック（Ｎ００５ブロック）より周速一定制御機能を起動しても初期の目的は達成できる。
【００８４】
実施の形態２．
次に本願発明の実施の形態２について第７図〜第１１図を用いて説明する。
なお、この実施の形態２は、上記加工プログラムＢのような加工プログラムが与えられた場合において、主軸起動指令時及び切削と切削との合間における主軸の回転に伴う無駄な消費電力を抑制するための実施の形態を示し、第７図はこの発明の実施の形態２に係る数値制御装置の構成を示すブロック図、第８図はこの発明の実施の形態２に係るプログラム先読解析手段の処理手順を示すフローチャート、第９図は主軸起動タイミング計算手段の処理手順を示すフローチャート、第１０図はこの発明の実施の形態２に係る主軸停止タイミング計算手段の処理手順を示すフローチャート、第１１図はこの発明の実施の形態２に係る主軸回転数の変化を示す説明図である。
【００８５】
第７図において、６１はプログラム先読解析手段であり、現在実行中のブロックから１ブロック以上先のブロックを加工プログラムから先読み及び解析し、先読みバッファ２に解析結果を格納する。先読みバッファ２には各ブロックのモーダル情報、各軸の移動量、主軸指令回転数、送り速度、主軸起動タイミング情報などの情報が格納される。３はある一定のサンプリング周期（例えば１０ｍｓ）毎に処理される補間手段であり、現在すべきブロック情報を先読みバッファ２から読み出し補間処理を実行する。なお、補間した結果は加減速手段４により加減速され、位置データ出力手段５を経てサーボアンプに出力される。また、補間手段３、加減速手段４及び位置データ出力手段５は従来から使用されている手段である。
６３は主軸起動タイミング計算手段であり、先読みバッファ２に格納され補間手段３により読み出された主軸回転指令から切削開始までの時間、切削開始時点の主軸回転数、主軸加速時間等から、主軸を起動させるタイミングを判定し、主軸を起動させるとき、その起動信号を出力する。８は速度データ出力手段であり、主軸アンプに対し主軸回転数を指令する。６４は主軸が指令回転数まで加速に要する時間及び減速に要する時間を推定する主軸加減速時間推定手段であり、主軸加減速時間の計算を簡単化するため、実施の形態１で説明した主軸加速時間推定手段９と同様に、主軸の加速曲線を複数本の直線で近似し、この直線の式に基づいて主軸加速時間を求め、また主軸の減速曲線を複数本の直線で近似し、この直線の式に基づいて主軸減速時間を求めている。なお、主軸の加速曲線を複数本の直線で近似し、この直線の式に基づいて主軸加速時間を求め、主軸加速時間＋主軸加速時間＝加減速時間と計算したり、主軸の加減速曲線の式に基づいて加減速時間を推定したりされる場合もある。
【００８６】
６２は主軸停止タイミング計算手段であり、主軸回転中に主軸を停止するか否かを判定する。主軸起動タイミング計算手段６３と主軸停止タイミング計算手段６２の起動条件として、主軸停止中であれば主軸起動タイミング計算手段６３を、主軸回転中であれば主軸停止タイミング計算手段６２を起動する。
【００８７】
次にプログラム先読解析手段６１の詳細な動作について第８図を用いて説明する。
まず、ステップ７１で加工プログラムから１ブロックを読み込み、ステップ７２で読み込んだブロックを解析する。ステップ７３で現在のブロックが主軸回転中か否か判定し、回転中であればステップ８２、回転中でなければステップ７４に進む。なお、主軸回転中か否かはステップ７５でセットしステップ９１およびステップ９２でクリアする主軸回転中情報を基に判断する。つまり、主軸回転中情報がセットされていれば主軸回転中、主軸回転中情報がクリアされていれば主軸停止中と判定する。ステップ７４では解析したブロックに主軸回転指令が含まれているか否かを判定し、含まれていなければ解析終了となる。主軸回転が含まれていればステップ７５に進み、主軸回転中情報をセットする。
【００８８】
主軸回転指令は一般的にはＭ３で正転、Ｍ４で逆転であり、前述の加工プログラムＢではＮ０４０３ブロックのＭ３が主軸回転指令となる。
【００８９】
ステップ７６では後に算出する切削開始までの時間データを初期化する。
【００９０】
ステップ７７で加工プログラムに次ブロックがあるかどうか判定し、次ブロックがなければ解析終了となる。次ブロックがあればステップ７８でステップ７１と同様に次ブロックを読み込み、ステップ７９でステップ７２と同様に１ブロック解析を行う。ステップ８０で解析したブロックに主軸停止指令があるかどうか判定し、主軸停止指令があればステップ９１で上記主軸回転中情報をクリアして解析終了となる。主軸停止指令は一般的にはＭ５が使用され、前述の加工プログラムＢではＮ０４１２ブロックのＭ５がそれに当たる。
【００９１】
主軸停止指令がなければステップ８１で切削送りかどうか判定し、切削送りでなければステップ８２に進む。切削送りであれば解析終了となる。ステップ８２ではそのブロックの実行時間を算出し、先読みバッファ２に記憶しておく。以降ステップ７７からステップ８２を繰り返し実行しブロック実行時間を累積していく。
【００９２】
前述の加工プログラムＢではＮ０４０３で主軸回転指令されてから、Ｎ０４０６で切削開始する前、つまりＮ０４０５の位置決め時間までが、ブロック実行時間として格納されることになる。
【００９３】
一方、ステップ８３では解析したブロックが早送りなどの非切削ブロックであるかどうか判定し、非切削ブロックでなければ解析終了となる。これは主軸回転中で切削ブロックが続いているので主軸を回転させたままとなることを示している。解析したブロックが非切削ブロックであった場合はステップ８４で主軸停止時間を初期化する。前述の加工プログラムＢではＮ０４０７などがこれに該当する。ステップ８５で次ブロックがあるか否か判定し、次ブロックがあればステップ８６へ進み、なければ解析終了となる。ステップ８６およびステップ８７ではステップ７１およびステップ７２と同様に１ブロック読み込みおよび１ブロック解析処理を行う。ステップ８８で主軸停止指令（一般的にはＭ５）が含まれているかどうか判定し、主軸停止指令が含まれていればステップ９２で主軸回転中情報をクリアし、さらにステップ９３で主軸停止時間をクリアして解析終了する。主軸停止指令が含まれていなければステップ８９に進む。ステップ８９では解析したブロックが切削送りであるか否かを判定し、含まれていなければステップ９０に進み、含まれていれば解析終了となる。ステップ９０ではそのブロックの実行時間、主軸停止時間をブロック実行時間として先読みバッファ２に記憶しておく。以降ステップ８５からステップ９０を繰り返し実行し主軸停止時間を蓄積していく。
【００９４】
前述の加工プログラムＢではＮ０４０７，Ｎ０４０８，Ｎ０４０９ブロックの実行時間が主軸停止時間として格納される。つまり主軸停止時間は、主軸回転中の切削ブロックと切削ブロックに挟まれた早送りなどの切削以外のブロックの実行時間となる。
【００９５】
次に主軸起動タイミング計算手段６３の詳細な動作について第９図を用いて説明する。
【００９６】
なお、本処理が最初に起動されるまでの間に、本図に示される（Ａ）ブロック実行時間は初期化（０クリア）されており、また、（Ａ）ブロック実行時間はこの発明による数値制御装置内のメモリ（図示せず）に記憶される。
【００９７】
まず、ステップ４１で第一回目の処理か否かを判定する。ここでは（Ａ）ブロック実行時間が０であるとき第一回目の処理とし、０でないとき第二回目以降の処理と判定している。
【００９８】
第一回目の処理であれば、ステップ４２で先読みバッファ２中の現在実行中のブロック情報に格納されたブロック実行時間を読み出し、（Ａ）ブロック実行時間として記憶する。
なお、ここでいうブロック実行時間とは、プログラム先読解析手段６１にて第８図のステップ８２にて算出・累積されたブロック実行時間を指す。
【００９９】
次にステップ４３でＴａ（＝（Ａ）ブロック実行時間−主軸加速時間（主軸起動から主軸回転指令による主軸回転数に達するまでの加速時間）を求める。なお、主軸の加速時間は、主軸加減速時間推定手段６３にて実施の形態１で説明した方法と同様の方法で推定されている。
【０１００】
次にステップ４４でＴａが０以下か否か判定し、否であれば、ステップ４５で（Ａ）ブロック実行時間から補間時間を引いたものを、新しい（Ａ）ブロック実行時間として上記メモリに記憶し、ステップ４１に戻る。第二回目以降はステップ４５にて記憶した（Ａ）ブロック実行時間のデータが上記メモリに格納されており（Ａ）ブロック実行時間が０でないので、ステップ４１にて第二回目以降の処理と判断され、このデータを元にステップ４３以降を実行する。
【０１０１】
ステップ４４でＴａが０以下であれば、ステップ４６Ａで、速度データ出力手段８を起動し、主軸を起動する。主軸はある加速時間をもって指令速度に到達するので、切削送りブロック開始時点でちょうど指令した主軸回転数に到達することになる。
最後にステップ４７で（Ａ）ブロック実行時間を０クリアし、本処理を終了する。
主軸起動タイミング計算手段６３はあるサンプリング周期で周期的に処理され、上記の処理を繰り返す。
【０１０２】
なお、本実施の形態２ではプログラム先読解析手段６１でブロックの実行時間を算出するようにしたが、この実施の形態においても実施の形態１と同様にこの実行時間の代わりに、実行時間を主軸起動タイミング計算手段６３のサンプリング周期で除した値、即ち主軸起動タイミング計算手段６３のサンプリング回数としても良い。例えば実行時間を３００ｍｓ、主軸起動タイミング計算手段６３のサンプリング周期を１０ｍｓとすると、サンプリング回数は３００／１０＝３０（回）となる。更に第９図に示されている、主軸加速時間、（Ａ）ブロック実行時間、補間時間など時間を示すデータをすべて主軸起動タイミング計算手段６３のサンプリング回数に変換して第９図に置き換えると、例えばステップ４５で「補間時間を減ずる」とは、補間時間が１０ｍｓのため１だけ減ずることになり、またサンプリング回数変換以降の全ての計算を端数のない整数による減算処理だけとなり、よって処理が簡単になりソフトウエア処理する上で扱いやすくなる。
【０１０３】
また、前記サンプリング回数変換時に端数が生じる場合があるが、この場合には切上げ、または切下げ処理して端数のない整数にしておく。
【０１０４】
次に主軸停止タイミング計算手段６２の詳細な動作について第１０図を用いて説明する。
まずステップ８０１で現在実行中のブロックに主軸停止命令があるかどうか判定する。主軸停止命令があればステップ８０６で主軸を停止させて処理を終了する。
【０１０５】
主軸停止命令がなければステップ８０２で現在実行中のブロックが非切削ブロックか否かを判定し、非切削ブロックでない、即ち切削ブロックであればそのまま処理を終了し主軸を回転させたままとする。非切削ブロックであればステップ８０３に進み、主軸停止時間データがあるかどうか判定する。主軸停止時間とは第８図のステップ９０で計算された時間であり、主軸回転中に位置決め等で切削送りが一時的に途切れる場合にその途切れる時間が格納されている。主軸停止時間データはない場合は、切削送りが連続しているか、主軸が回転していないことを示し、主軸停止制御の必要がない。そのためステップ８０３で主軸停止時間データがない場合（つまり主軸停止時間が０の時）はそのまま何もせず本処理を終了する。
【０１０６】
ステップ８０３で主軸停止時間データが格納されている場合はステップ８０４に進む。ステップ８０４では主軸停止時間と主軸加減速時間推定手段６４で演算された主軸加減速時間（＝主軸加速時間＋主軸減速時間）とを比較し、主軸停止時間の方が主軸加速時間よりも長ければステップ８０５で主軸を停止させる。さらにステップ８０６では第８図のステップ７５で記憶した主軸回転中情報をクリアして本処理を終了する。ステップ８０４で主軸停止時間が主軸加減速時間以下であると判定した場合は主軸を停止させずに本処理を終了する。
【０１０７】
なお、第１０図においても、主軸停止時間、主軸加減速時間の代わりに、主軸停止時間、主軸加減速時間を主軸停止タイミング計算手段６２のサンプリング周期で除した値、即ち主軸停止タイミング計算手段６２のサンプリング回数を用いてもよい。
【０１０８】
第１１図は前述のように主軸回転数を制御した場合の主軸回転数の変化を示した説明図である。この図から明らかなように、従来は破線で示すように主軸回転指令がなされてから主軸停止指令がなされるまで主軸は回転したままであった。しかしこの実施の形態２により、主軸回転指令がなされてから実際に主軸が起動されるタイミングは、ちょうど切削が開始される時に指令速度に到達するように制御され、また、主軸回転中に切削指令が途切れる場合は主軸回転を一時的に休止し、次回切削が開始されるタイミングで再び主軸が指令速度に到達するように制御されるようになる。
【０１０９】
よって、加工に寄与しない位置決め等のブロックにおいて、主軸の回転を行わないので、無駄に電力を消費することがなくなる。
【０１１０】
なお、実施の形態２において、主軸回転指令がされてから切削送りが開始されるまでの実行時間の計算を、プログラム先読解析手段６１にて行うものについて説明したが、プログラム先読解析手段６１以外の手段で行っても初期の目的は達成できる。
また、実施の形態２においては、主軸回転指令による消費電力の節減を最大にするため、主軸回転指令から、主軸回転指令がされてから切削送りが開始されるまでの実行時間より主軸起動から主軸回転指令による主軸回転数に到達するまでの主軸加速時間を減算した時間が経過したとき、主軸を起動するものについて説明したが、前記減算した時間より前の所定時間が経過したとき、主軸を起動しても初期の目的は達成できる。
【０１１１】
また、この実施の形態２は、実施の形態１と組み合わせて使用できることは言うまでもない。
【０１１２】
以上のようにこの発明によれば、１ブロック以上の先読み解析を行い、この先読み解析された結果に基づいて、前記周速一定制御機能の起動タイミングを制御するので、所定の条件を満たすとき、周速一定指令がされてから所定時間経過するまで周速一定制御を行わない制御を行うことができ、よって周速一定制御実行による無駄な消費電力を節約できるという効果がある。
【０１１３】
またこの発明によれば、周速一定指令から、周速一定指令がされてから切削送りが開始されるまでの実行時間より周速一定指令前の主軸回転数から周速一定指令による切削開始時点の主軸回転数に到達するまでの主軸到達時間を減算した時間が経過したとき、前記周速一定制御機能を起動するので、切削開始時にちょうど主軸が指令周速に到達することができ、よって切削に支障をきたすことなく、消費電力を最大限節約することができるという効果がある。
【０１１４】
またこの発明によれば、周速一定指令がされてから切削送りが開始されるまでの実行時間、及び周速一定指令前の主軸回転数から周速一定指令による主軸回転数に到達するまでの主軸到達時間（または周速一定指令前の主軸回転数から周速一定指令による切削開始時点の主軸回転数に到達するまでの主軸到達時間）として、ソフトウエアのサンプリング回数に変換したものを用いるので、ソフトウエア処理がし易くなり、ＣＰＵの負担が少なくなるという効果がある。
【０１１５】
またこの発明によれば、前記主軸到達時間を、主軸の加速曲線または減速曲線を複数本の直線で近似し、この直線の式に基づいて推定するので、任意の主軸回転数までの主軸到達時間を単純な式で導き出せ、ひいてはＣＰＵの負担が少なくなるという効果がある。
またこの発明によれば、１ブロック以上の先読み解析を行い、この先読み解析された結果に基づいて、主軸の起動タイミングを制御するので、所定の条件を満たすとき、主軸回転指令がされてから所定時間経過するまで主軸を停止させておくように主軸を制御することができ、よって非切削ブロックで主軸を回転させておくことによる無駄な消費電力を節約できるという効果がある。
【０１１６】
またこの発明によれば、主軸回転指令から、主軸回転指令がされてから切削送りが開始されるまでの実行時間より主軸起動から主軸回転指令による主軸回転数に到達するまでの主軸加速時間を減算した時間が経過したとき、主軸を起動するので、切削開始時にちょうど主軸が指令速度に到達することができ、よって切削に支障をきたすことなく、消費電力を最大限節約することができるという効果がある。
【０１１７】
またこの発明によれば、主軸回転指令がされてから切削送りが開始されるまでの実行時間、及び主軸起動から主軸回転指令による主軸回転数に到達するまでの主軸加速時間として、ソフトウエアのサンプリング回数に変換したものを用いるので、ソフトウエア処理がし易くなり、ＣＰＵの負担が少なくなるという効果がある。
【０１１８】
またこの発明によれば、前記主軸加速時間を、主軸の加速曲線または減速曲線を複数本の直線で近似し、この直線の式に基づいて推定するので、任意の主軸回転数までの加速時間を単純な式で導き出せ、ひいてはＣＰＵの負担が少なくなるという効果がある。
【０１１９】
またこの発明によれば、主軸回転指令中に所定の条件を満たすとき、主軸を停止させるので、無駄に主軸を回転させることがなく、消費電力を節約できるという効果がある。
【０１２０】
またこの発明によれば、主軸回転中に非切削ブロックでなくなったときに、次に切削を開始するまでの時間、即ち主軸停止時間と、主軸加減速時間を比較し、主軸加減速時間の方が長いときは主軸を停止させないので、無駄に主軸を回転させることがなく、消費電力を節約でき、しかも切削開始時に主軸の速度到達を待ってサイクルタイムが延びてしまうといったことがなく、最適な主軸制御を行うことができるという効果がある。
【０１２１】
またこの発明によれば、前記主軸加減速時間を、主軸の加速曲線または減速曲線を複数本の直線で近似し、この直線の式に基づいて推定するので、任意の主軸回転数までの加減速時間を単純な式で導き出せ、ひいてはＣＰＵの負担が少なくなるという効果がある。
【０１２２】
またこの発明によれば、１ブロック以上の先読み解析を行い、この先読み解析された結果に基づいて前記周速一定制御機能の起動タイミングを制御するので、所定の条件を満たすとき周速一定指令がされてから所定時間経過するまで周速一定制御を行わない制御を行うことができ、また先読み解析された結果に基づいて主軸の起動タイミングを制御するので、所定の条件を満たすとき主軸回転指令がされてから所定時間経過するまで主軸を停止させておくように主軸を制御することができ、よって周速一定制御実行による無駄な消費電力、及び非切削ブロックで主軸を回転させておくことによる無駄な消費電力を節約できるという効果がある。
【０１２３】
またこの発明によれば、周速一定指令から、周速一定指令がされてから切削送りが開始されるまでの実行時間より周速一定指令前の主軸回転数から周速一定指令による切削開始時点の主軸回転数に到達するまでの主軸到達時間を減算した時間が経過したとき、前記周速一定制御機能を起動するので、切削開始時にちょうど主軸が指令周速に到達することができ、また主軸回転指令から、主軸回転指令がされてから切削送りが開始されるまでの実行時間より主軸起動から主軸回転指令による主軸回転数に到達するまでの主軸加速時間を減算した時間が経過したとき、主軸を起動するので、切削開始時にちょうど主軸が指令速度に到達することができ、よって切削に支障をきたすことなく、消費電力を最大限節約することができるという効果がある。
【０１２４】
またこの発明によれば、１ブロック以上の先読み解析を行い、この先読み解析された結果に基づいて前記周速一定制御機能の起動タイミングを制御するので、所定の条件を満たすとき周速一定指令がされてから所定時間経過するまで周速一定制御を行わない制御を行うことができ、また主軸回転中に所定の条件を満たすとき、主軸を停止させるので、無駄に主軸を回転させることがなく、消費電力を節約できるという効果がある。
【０１２５】
またこの発明によれば、周速一定指令から、周速一定指令がされてから切削送りが開始されるまでの実行時間より周速一定指令前の主軸回転数から周速一定指令による切削開始時点の主軸回転数に到達するまでの主軸到達時間を減算した時間が経過したとき、前記周速一定制御機能を起動するので、また主軸回転中に非切削ブロックでなくなったときに、次に切削を開始するまでの時間、即ち主軸停止時間と、主軸加減速時間を比較し、主軸加減速時間の方が長いときは主軸を停止させないので、切削に支障をきたすことなく、消費電力を最大限節約することができ、しかも切削開始時に主軸の速度到達を待ってサイクルタイムが延びてしまうといったことがなく、最適な主軸制御を行うことができるという効果がある。
【０１２６】
またこの発明によれば、先読み解析された結果に基づいて主軸の起動タイミングを制御するので、所定の条件を満たすとき主軸回転指令がされてから所定時間経過するまで主軸を停止させておくように主軸を制御することができ、また主軸回転中に所定の条件を満たすとき主軸を停止させるので、無駄に主軸を回転させることがなく、消費電力を節約できるという効果がある。
【０１２７】
またこの発明によれば、主軸回転指令から、主軸回転指令がされてから切削送りが開始されるまでの実行時間より主軸起動から主軸回転指令による主軸回転数に到達するまでの主軸加速時間を減算した時間が経過したとき、主軸を起動するので、切削開始時にちょうど主軸が指令速度に到達することができ、また主軸回転中に非切削ブロックでなくなったときに、次に切削を開始するまでの時間、即ち主軸停止時間と、主軸加減速時間を比較し、主軸加減速時間の方が長いときは主軸を停止させないので、切削に支障をきたすことなく、消費電力を最大限節約することができ、しかも切削開始時に主軸の速度到達を待ってサイクルタイムが延びてしまうといったことがなく、最適な主軸制御を行うことができるという効果がある。
【０１２８】
【産業上の利用可能性】
以上のように、この発明にかかる数値制御方法及びその装置は、周速一定制御機能等を有する数値制御装置において用いられるのに適している。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１図はこの発明の実施の形態１に係る数値制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】 第２図はこの発明の実施の形態１に係る先読みバッファの一構成例を示す図である。
【図３】 第３図はこの発明の実施の形態１に係るプログラム先読解析手段の処理手順を示すフローチャートである。
【図４】 第４図はこの発明の実施の形態１に係る周速一定制御機能起動タイミング計算手段の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】 第５図はこの発明の実施の形態１に係る主軸加速時間推定手段に関する説明図である。
【図６】 第６図はこの発明の実施の形態１に係る周速一定制御時の基準軸の動きと主軸回転数の動きを示す説明図である。
【図７】 第７図はこの発明の実施の形態２に係る数値制御装置の構成を示すブロック図である。
【図８】 第８図はこの発明の実施の形態２に係るプログラム先読解析手段の処理手順を示すフローチャートである。
【図９】 第９図はこの発明の実施の形態２に係る主軸起動タイミング計算手段の処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】 第１０図はこの発明の実施の形態２に係る主軸停止タイミング計算手段の処理手順を示すフローチャートである。
【図１１】 第１１図はこの発明の実施の形態２に係る主軸回転数の変化を示す説明図である。
【図１２】 第１２図は従来の周速一定制御機能を有する数値制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】 第１３図は従来の周速一定制御時の動作を示す説明図である。
【技術分野】
この発明は、数値制御方法及びその装置に係り、特に主軸の回転に伴う消費電力の節減に関するものである。
【０００２】
【背景技術】
旋盤など主軸に加工物を装着し旋削加工する場合には、工具が加工物の中心部に進むにつれて工具接触部の周速が遅くなるので、加工物の切削精度が低下したり、工具寿命が短くなったりする問題がある。そこで一般に加工物と工具接触部の相対速度が一定となるように周速一定制御を行い、切削位置の違いによる切削精度の悪化を防止したり工具寿命を延ばしたりしている。
【０００３】
一般に旋盤では周速一定制御の基準軸はＸ軸となり、Ｘ軸が主軸に取り付けられた加工ワークの中心に近づくにつれて、主軸の回転数を上げていくことになる。
なお、周速一定制御時の主軸回転数［ｍｉｎ−１］は
（１０００×Ｓ）／（２×π×Ｘ） ・・・（１式）
で計算される。ここでＳは周速［ｍ／ｍｉｎ］、Ｘは周速一定基準軸のプログラム座標値（ワーク中心からの値）［ｍｍ］である。
【０００４】
第１２図は従来の周速一定制御機能を有する数値制御装置の構成を示すブロック図である。即ち図において、１０１は加工プログラムを１ブロックずつ読み取り、移動量、速度などをＧコードなどに従って解析し、ブロック情報を作成するプログラム解析手段で、ブロック情報にはモーダル情報、各軸の移動量、Ｓ指令やＭ指令などの主軸・補助指令データなどの情報が含まれる。１０２はプログラム解析手段１０１の作成したブロック情報により各軸に移動量を分配する補間手段、１０３は各軸に分配された移動量に対し、所定の時定数で加速・減速処理を行う加減速手段、１０４は加減速を行った位置指令をサーボアンプに出力する位置データ出力手段である。
【０００５】
また、１０５は補間された基準軸の位置情報に基づき、周速が一定となるように主軸回転数を演算する周速一定演算手段、１０６は周速一定演算手段１０５にて演算した主軸回転数指令を主軸アンプに出力する速度データ出力手段である。
【０００６】
なお、周速一定演算手段１０５は、切削送り中は基準軸の座標（半径）に応じて主軸回転数を逐次演算し、早送り中はそのブロックの終点座標を元に主軸回転数を演算する。
また一般に加工プログラムでの指令ではＧ９６で周速一定制御を有効とし、Ｇ９７でキャンセルとする。
【０００７】
ところで、周速一定制御を行う場合、例えば次のような加工プログラムが用いられる。なお後述の説明のため、この加工プログラムを、加工プログラムＡと称することにしておく。また、この例ではＸ軸を周速一定演算の基準軸としており、このときの加工動作および主軸回転数は第１３図のようになる。
【０００８】
【数１】
【０００９】
また、Ｎ００５ブロックは早送り指令なので、一般には指令終点に対しての周速度を計算する。従ってＸ軸座標５０ｍｍの位置に対して周速が加工プログラムで指令された２００ｍ／ｍｉｎになるように周速一定演算を行い、この結果主軸回転数は６３７ｍｉｎ−１となる。
【００１０】
ここで主軸は３１８ｍｉｎ−１から６３７ｍｉｎ−１へと主軸の速度ループの応答性に従い加速を行う。
【００１１】
また、Ｎ００６ブロックもＮ００５ブロックと同様に早送り指令なので、Ｘ軸座標３０ｍｍの位置に対して周速一定演算を行い、主軸回転数は１０６１ｍｉｎ−１となる。
【００１２】
また、Ｎ００８ブロックではＸ軸移動中に逐次周速一定演算を行い、終点座標１０ｍｍの位置での回転数は３１８３ｍｉｎ−１となる。
【００１３】
また、Ｎ００９ブロックではＸ軸座標に変化がないため主軸回転数はそのまま保持され、Ｎ０１０ブロックではＸ軸が３０ｍｍの位置に移動するに従い、主軸回転数は１０６１ｍｉｎ−１まで減速することとなる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述した従来の技術では、加工プログラム中に周速一定指令（Ｇ９６）がされると、直ちに周速一定制御を開始し、実際に周速を一定にすべき切削送りブロック以外のとき（Ｎ００４、Ｎ００５ブロック等）も、周速一定演算を行っていた。そのため不必要に主軸を加減速制御し、電力を消費する結果となっていた。
【００１５】
また、例えば所定間隔を介して位置する複数の穴の穴明け加工を行う場合、例えば次のような加工プログラムを用いて行われる。なお後述の説明のため、この加工プログラムを、加工プログラムＢと称することにしておく。
【００１６】
【数２】
【００１７】
このため、切削加工の前には主軸を予め回転させておく必要があるが、加工プログラム中に主軸回転指令（Ｍ３）がされても、直ちに主軸を回転させなくてもよい場合があり、この場合、消費電力に無駄が生じていた。
【００１８】
また、切削と切削の合間にある位置決め移動時における主軸の回転は、加工に寄与するものでなく、消費電力に無駄が生じていた。
【００１９】
この発明は上記課題を解決するためになされたもので、加工プログラム中に周速一定指令が与えられた場合において、無駄な消費電力を節約できる数値制御方法及びその装置を提供することを目的とする。
【００２０】
またこの発明は、加工プログラム中に主軸回転指令が与えられた場合において、無駄な消費電力を節約できる数値制御方法及びその装置を提供することを目的とする。
【００２１】
またこの発明におけるその他の目的は、後述の「発明を実施するための最良の形態」の欄に記載の事項より明らかになるであろう。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
このためこの発明に係る数値制御方法は、切削送り中の基準軸の位置変化に応じて周速が一定となるように主軸回転数を制御する周速一定制御機能を有する数値制御装置を制御する方法において、１ブロック以上の先読み解析を行い、この先読み解析された結果に基づいて、前記周速一定制御機能の起動タイミングを制御するものである。
【００２３】
またこの発明に係る数値制御方法は、切削送り中の基準軸の位置変化に応じて周速が一定となるように主軸回転数を制御する周速一定制御機能を有する数値制御装置を制御する方法において、１ブロック以上の先読み解析を行い、この先読み解析された結果に基づいて、周速一定指令がされてから切削送りが開始されるまでの実行時間、及び周速一定指令前の主軸回転数から周速一定指令による主軸回転数に到達するまでの主軸到達時間を得、この得られた前記実行時間及び前記主軸到達時間に基づいて前記周速一定制御機能の起動タイミングを制御するものである。
【００２４】
またこの発明に係る数値制御装置は、切削送り中の基準軸の位置変化に応じて周速が一定となるように主軸回転数を制御する周速一定制御機能を有する数値制御装置において、１ブロック以上の先読み解析を行うプログラム先読解析手段と、このプログラム先読解析手段にて先読み解析された結果に基づいて、前記周速一定制御機能の起動タイミングを制御する周速一定制御機能起動タイミング計算手段とを備えてなるものである。
【００２５】
またこの発明に係る数値制御装置は、切削送り中の基準軸の位置変化に応じて周速が一定となるように主軸回転数を制御する周速一定制御機能を有する数値制御装置において、１ブロック以上の先読み解析を行うプログラム先読解析手段と、このプログラム先読解析手段にて先読み解析された結果に基づいて、周速一定指令がされてから切削送りが開始されるまでの実行時間、及び周速一定指令前の主軸回転数から周速一定指令による主軸回転数に到達するまでの主軸到達時間を得る手段と、この手段にて得られた前記実行時間及び前記主軸到達時間に基づいて前記周速一定制御機能の起動タイミングを制御する周速一定制御機能起動タイミング計算手段とを備えてなるものである。
【００２６】
またこの発明に係る数値制御装置は、前記周速一定制御機能起動タイミング計算手段として、周速一定指令から、前記実行時間より周速一定指令前の主軸回転数から周速一定指令による切削開始時点の主軸回転数に到達するまでの主軸到達時間を減算した時間が経過したとき、前記周速一定制御機能を起動するものとしたものである。
【００２７】
またこの発明に係る数値制御装置は、前記実行時間及び主軸到達時間として、ソフトウエアのサンプリング回数に変換したものを用いるようにしたものである。
【００２８】
またこの発明に係る数値制御装置は、前記主軸到達時間を、主軸の加速曲線または減速曲線を複数本の直線で近似し、この直線の式に基づいて推定するものである。
【００２９】
またこの発明に係る数値制御方法は、主軸回転数を制御する機能を有した数値制御装置を制御する方法において、１ブロック以上の先読み解析を行い、この先読み解析された結果に基づいて、主軸の起動タイミングを制御するものである。
【００３０】
またこの発明に係る数値制御方法は、主軸回転数を制御する機能を有した数値制御装置を制御する方法において、１ブロック以上の先読み解析を行い、この先読み解析された結果に基づいて、主軸回転指令がされてから切削送りが開始されるまでの実行時間、及び主軸起動から主軸回転指令による主軸回転数に到達するまでの主軸加速時間を得、この得られた前記実行時間及び主軸加速時間に基づいて主軸の起動タイミングを制御するものである。
【００３１】
またこの発明に係る数値制御装置は、主軸回転数を制御する機能を有した数値制御装置において、１ブロック以上の先読み解析を行うプログラム先読解析手段と、このプログラム先読解析手段にて先読み解析された結果に基づいて、主軸の起動タイミングを制御する主軸起動タイミング計算手段とを備えてなるものである。
【００３２】
またこの発明に係る数値制御装置は、主軸回転数を制御する機能を有した数値制御装置において、１ブロック以上の先読み解析を行うプログラム先読解析手段と、このプログラム先読解析手段にて先読み解析された結果に基づいて、主軸回転指令がされてから切削送りが開始されるまでの実行時間、及び主軸起動から主軸回転指令による主軸回転数に到達するまでの主軸加速時間を得る手段と、この手段にて得られた前記実行時間及び主軸加速時間に基づいて主軸の起動タイミングを制御する主軸起動タイミング計算手段とを備えてなるものである。
【００３３】
またこの発明に係る数値制御装置は、前記主軸起動タイミング計算手段として、主軸回転指令から、前記実行時間より前記主軸加速時間を減算した時間が経過したとき、主軸を起動するものとしたものである。
【００３４】
またこの発明に係る数値制御装置は、前記実行時間及び主軸加速時間として、ソフトウエアのサンプリング回数に変換したものを用いるようにしたものである。
【００３５】
またこの発明に係る数値制御装置は、前記主軸加速時間を、主軸の加速曲線または減速曲線を複数本の直線で近似し、この直線の式に基づいて推定するものである。
【００３６】
またこの発明に係る数値制御方法は、主軸回転数を制御する機能を有した数値制御装置を制御する方法において、１ブロック以上の先読み解析を行い、この先読み解析された結果が所定の条件を満たすとき、主軸回転指令中であっても主軸を停止させるものである。
またこの発明に係る数値制御方法は、主軸回転数を制御する機能を有した数値制御装置を制御する方法において、１ブロック以上の先読み解析を行い、この先読み解析された結果が主軸回転指令中で且つ非切削ブロックがある場合、前記先読み解析された結果に基づいてその非切削ブロックから切削送りが開始されるまでの主軸停止時間及び主軸の加減速時間を得、この得られた前記主軸停止時間と前記主軸の加減速時間とを比較し、前者が後者より長いとき、主軸回転指令中であっても主軸を停止させるものである。
【００３７】
またこの発明に係る数値制御装置は、主軸回転数を制御する機能を有した数値制御装置において、１ブロック以上の先読み解析を行うプログラム先読解析手段と、このプログラム先読解析手段にて先読み解析された結果が所定の条件を満たすとき、主軸回転指令中であっても主軸を停止させる主軸停止タイミング計算手段とを備えてなるものである。
【００３８】
またこの発明に係る数値制御装置は、主軸回転数を制御する機能を有した数値制御装置において、１ブロック以上の先読み解析を行うプログラム先読解析手段と、このプログラム先読解析手段にて先読み解析された結果が主軸回転指令中で且つ非切削ブロックがある場合、前記先読み解析された結果に基づいて、その非切削ブロックから切削送りが開始されるまでの主軸停止時間及び主軸の加減速時間を得る手段と、この手段にて得られた前記主軸停止時間と前記主軸の加減速時間とを比較し、前者が後者より長いとき、主軸回転指令中であっても主軸を停止させる主軸停止タイミング計算手段とを備えてなるものである。
またこの発明に係る数値制御装置は、前記主軸の加減速時間は、主軸の加速曲線または減速曲線を複数本の直線で近似し、この直線の式に基づいて推定するものである。
【００３９】
またこの発明に係る数値制御方法は、１ブロック以上の先読み解析を行い、この先読み解析された結果に基づいて、周速一定制御機能の起動タイミング及び主軸の起動タイミングを制御するものである。
【００４０】
またこの発明に係る数値制御方法は、１ブロック以上の先読み解析を行い、この先読み解析された結果に基づいて、周速一定指令がされてから切削送りが開始されるまでの第１の実行時間、周速一定指令前の主軸回転数から周速一定指令による切削開始時点の主軸回転数に到達するまでの主軸到達時間、主軸回転指令がされてから切削送りが開始されるまでの第２の実行時間、及び主軸起動から主軸回転指令による切削開始時点の主軸回転数に到達するまでの主軸加速時間を得、周速一定指令から、前記第１の実行時間より主軸到達時間を減算した時間が経過したとき、周速一定制御機能を起動するするとともに、主軸回転指令から、前記第２の実行時間より主軸加速時間を減算した時間が経過したとき、主軸を起動するものである。
【００４１】
またこの発明に係る数値制御装置は、１ブロック以上の先読み解析を行うプログラム先読解析手段と、このプログラム先読解析手段にて先読み解析された結果に基づいて周速一定制御機能の起動タイミングを制御する周速一定制御機能起動タイミング計算手段と、前記プログラム先読解析手段にて先読み解析された結果に基づいて主軸の起動タイミングを制御する主軸起動タイミング計算手段とを備えてなるものである。
【００４２】
またこの発明に係る数値制御装置は、１ブロック以上の先読み解析を行うプログラム先読解析手段と、このプログラム先読解析手段にて先読み解析された結果に基づいて、周速一定指令がされてから切削送りが開始されるまでの第１の実行時間、周速一定指令前の主軸回転数から周速一定指令による切削開始時点の主軸回転数に到達するまでの主軸到達時間、主軸回転指令がされてから切削送りが開始されるまでの第２の実行時間、及び主軸起動から主軸回転指令による主軸回転数に到達するまでの主軸加速時間を得る手段と、周速一定指令から、前記第１の実行時間より主軸到達時間を減算した時間が経過したとき、周速一定制御機能を起動する周速一定制御機能起動タイミング計算手段と、主軸回転指令から、前記第２の実行時間より主軸加速時間を減算した時間が経過したとき、主軸を起動する主軸起動タイミング計算手段とを備えてなるものである。
【００４３】
またこの発明に係る数値制御方法は、１ブロック以上の先読み解析を行い、この先読み解析された結果に基づいて、周速一定制御機能の起動タイミングを制御するとともに、前記先読み解析された結果が所定の条件を満たすとき、主軸回転指令中であっても主軸を停止させるものである。
【００４４】
またこの発明に係る数値制御方法は、１ブロック以上の先読み解析を行い、この先読み解析された結果に基づいて、周速一定指令がされてから切削送りが開始されるまでの第１の実行時間、及び周速一定指令前の主軸回転数から周速一定指令による切削開始時点の主軸回転数に到達するまでの主軸到達時間を得るとともに、前記先読み解析された結果が主軸回転指令中で且つ非切削ブロックがある場合、前記先読み解析された結果に基づいて、その非切削ブロックから切削送りが開始されるまでの主軸停止時間、及び主軸の加減速時間を得、周速一定指令から、前記第１の実行時間より主軸到達時間を減算した時間が経過したとき、周速一定制御機能を起動するとともに、前記主軸停止時間と前記主軸の加減速時間とを比較し、前者が後者より長いとき、主軸回転指令中であっても主軸を停止させるものである。
【００４５】
またこの発明に係る数値制御装置は、１ブロック以上の先読み解析を行うプログラム先読解析手段と、このプログラム先読解析手段にて先読み解析された結果に基づいて周速一定制御機能の起動タイミングを制御する周速一定制御機能起動タイミング計算手段と、前記プログラム先読解析手段にて先読み解析された結果が所定の条件を満たすとき、主軸回転指令中であっても主軸を停止させる主軸停止タイミング計算手段とを備えてなるものである。
【００４６】
またこの発明に係る数値制御装置は、１ブロック以上の先読み解析を行うプログラム先読解析手段と、このプログラム先読解析手段にて先読み解析された結果に基づいて、周速一定指令がされてから切削送りが開始されるまでの第１の実行時間、及び周速一定指令前の主軸回転数から周速一定指令による切削開始時点の主軸回転数に到達するまでの主軸到達時間を得る手段と、前記プログラム先読解析手段にて先読み解析された結果が主軸回転指令中で且つ非切削ブロックがある場合、前記先読み解析された結果に基づいて、その非切削ブロックから切削送りが開始されるまでの主軸停止時間及び主軸の加減速時間を得る手段と、周速一定指令から、前記第１の実行時間より主軸到達時間を減算した時間が経過したとき、周速一定制御機能を起動する周速一定制御機能起動タイミング計算手段と、前記手段にて得られた前記主軸停止時間と前記主軸の加減速時間とを比較し、前者が後者より長いとき、主軸回転指令中であっても主軸を停止させる主軸停止タイミング計算手段とを備えてなるものである。
【００４７】
またこの発明に係る数値制御方法は、１ブロック以上の先読み解析を行い、この先読み解析された結果に基づいて主軸の起動タイミングを制御するとともに、前記先読み解析された結果が所定の条件を満たすとき、主軸回転指令中であっても主軸を停止させるものである。
【００４８】
またこの発明に係る数値制御方法は、１ブロック以上の先読み解析を行い、この先読み解析された結果に基づいて、主軸回転指令がされてから切削送りが開始されるまでの第２の実行時間、及び主軸起動から主軸回転指令による主軸回転数に到達するまでの主軸加速時間を得るとともに、前記先読み解析された結果が主軸回転指令中で且つ非切削ブロックがある場合、前記先読み解析された結果に基づいて、その非切削ブロックから切削送りが開始されるまでの主軸停止時間及び主軸の加減速時間を得、主軸回転指令から、前記第２の実行時間より主軸加速時間を減算した時間が経過したとき、主軸を起動するとともに、前記主軸停止時間と前記主軸の加減速時間とを比較し、前者が後者より長いとき、主軸回転指令中であっても主軸を停止させるものである。
【００４９】
またこの発明に係る数値制御装置は、１ブロック以上の先読み解析を行うプログラム先読解析手段と、このプログラム先読解析手段にて先読み解析された結果に基づいて主軸の起動タイミングを制御する主軸起動タイミング計算手段と、前記プログラム先読解析手段にて先読み解析された結果が所定の条件を満たすとき、主軸回転指令中であっても主軸を停止させる主軸停止タイミング計算手段とを備えてなるものである。
【００５０】
またこの発明に係る数値制御装置は、１ブロック以上の先読み解析を行うプログラム先読解析手段と、このプログラム先読解析手段にて先読み解析された結果に基づいて、主軸回転指令がされてから切削送りが開始されるまでの第２の実行時間、及び主軸起動から主軸回転指令による主軸回転数に到達するまでの主軸加速時間を得る手段と、前記プログラム先読解析手段にて先読み解析された結果が主軸回転指令中で且つ非切削ブロックがある場合、前記先読み解析された結果に基づいて、その非切削ブロックから切削送りが開始されるまでの主軸停止時間及び主軸の加減速時間を得る手段と、主軸回転指令から、前記第２の実行時間より主軸加速時間を減算した時間が経過したとき、主軸を起動する主軸起動タイミング計算手段と、前記手段にて得られた前記主軸停止時間と前記主軸の加減速時間とを比較し、前者が後者より長いとき、主軸回転指令中であっても主軸を停止させる主軸停止タイミング計算手段とを備えてなるものである。
【００５１】
【発明を実施するための最良の形態】
実施の形態１．
本願発明の実施の形態１について第１図〜第６図を用いて説明する。
なお、この実施の形態１は、例えば上記加工プログラムＡのような周速一定制御指令が与えられた場合において無駄な消費電力を抑制するための実施の形態を示し、第１図はこの発明の実施の形態１に係る数値制御装置の構成を示すブロック図、第２図はこの発明の実施の形態１に係る先読みバッファの一構成例を示す図、第３図はこの発明の実施の形態１に係るプログラム先読解析手段の処理手順を示すフローチャート、第４図はこの発明の実施の形態１に係る周速一定制御機能起動タイミング計算手段の処理手順を示すフローチャート、第５図はこの発明の実施の形態１に係る主軸加速時間推定手段に関する説明図、第６図はこの発明の実施の形態１に係る周速一定制御時の基準軸の動きと主軸回転の動きを示した説明図である。
【００５２】
第１図において、１はプログラム先読解析手段であり、現在実行中のブロックから１ブロック以上先のブロックを加工プログラムから先読み及び解析し、先読みバッファ２に解析結果を格納する。先読みバッファ２には各ブロックのモーダル情報、各軸の移動量、主軸指令回転数、送り速度、周速一定制御機能起動タイミング情報などの情報が格納される。３はある一定のサンプリング周期（例えば１０ｍｓ）毎に起動される補間手段であり、現在実行すべきブロック情報を先読みバッファ２から読み出して補間処理を実行する。補間した結果は加減速手段４により加減速処理され、位置データ出力手段５を経てサーボアンプに出力される。なお、補間手段３、加減速手段４及び位置データ出力手段５は従来から使用されている手段である。
【００５３】
６は周速一定制御機能起動タイミング計算手段であり、先読みバッファ２に格納され補間手段３により読み出された周速一定指令がされてから切削開始までの実行時間、切削開始時点の主軸回転数、主軸加速時間等から、周速一定演算手段７を起動させるタイミングを判定し、周速一定演算手段７を起動させるとき、その起動信号を出力する。７は周速一定演算手段であり、切削送り中の基準軸の座標値に応じた主軸回転数を演算し周速を一定に保つ。８は速度データ出力手段であり、主軸アンプに対し主軸回転数を指令する。９は主軸加速時間推定手段であり、主軸が指令回転数まで加速に要する時間を推定する。
【００５４】
第２図は第１図における先読みバッファ２の一構成例を示したものである。先読みバッファ２は１ブロック毎に情報が作成され、Ｇコードのモーダル情報などを格納する領域、各軸の移動指令を格納する領域、Ｍ指令やＳ指令などの補助・主軸機能指令コードを格納する領域、周速一定指令がされてから切削開始までの実行時間を格納する領域、切削開始時点での主軸回転数を格納する領域などで構成される。
【００５５】
第２図ではＮ００４ Ｇ９６ Ｓ２００からＮ００７ Ｇ０１ Ｚ−９０．Ｆ２０００までの解析が終了しており、現在実行中のブロックは先読みバッファの先頭、即ちＮ００４ Ｇ９６ Ｓ２００となる。
【００５６】
第１図に示すプログラム先読解析手段１は加工プログラムから１ブロックずつ読み出し解析を行い、周速一定開始指令Ｇ９６を読み込むと、Ｇ０１などの切削ブロックが現れるまで加工プログラムの先読みを行い、ブロックの解析を行う。切削ブロックまで先読解析を完了した時点で、現在のブロック（周速一定開始指令Ｇ９６のブロック）から切削ブロック開始までの実行時間および切削開始位置における主軸回転数を算出し、その時間と回転数を先読みバッファ２のＧ９６ブロック領域の主軸制御情報記憶領域（切削開始までの時間を格納する領域、切削開始時点での主軸回転数を格納する領域）に格納する。
次にプログラム先読解析手段１の詳細な動作について第３図を用いて説明する。
まず、ステップ１で加工プログラムから１ブロックを読み込み、ステップ２で読み込んだブロックを解析する。ステップ３で解析したブロックに周速一定指令Ｇコード”Ｇ９６”が含まれているか否かを判定し、含まれていなければ解析終了となる。”Ｇ９６”が含まれていればステップ４に進み、後に算出する切削開始までの時間データを初期化する。
ステップ５で加工プログラムに次ブロックがあるかどうか判定し、次ブロックがなければ解析終了となる。次ブロックがあればステップ６に進んで次ブロックを読み込み、ステップ７で読み込んだブロックを解析する。ステップ７で解析したブロックに周速一定指令キャンセルＧコード”Ｇ９７”があれば解析終了となる。”Ｇ９７”でなければステップ９で切削送りかどうか判定し、切削送りであればステップ１１に進み、ステップ１１では前記１式に基づいて切削開始時点での基準軸座標から指令した周速となる主軸回転数を演算し、先読みバッファ２の切削開始時点の主軸回転数を格納する領域に格納する。ステップ９で切削送りでなければステップ１０でそのブロックの実行時間を算出し、先読みバッファ２の切削開始までの時間を格納する領域に記憶しておく。
【００５７】
なお、ブロックの実行時間は次の手順で求める。
（１）早送り指令ブロックのみ場合、そのブロックで最も移動距離の長い軸の移動時間を算出し、加減速時間を加算する。例えば早送り速度６０ｍ／ｍｉｎ、加減速時定数２００ｍｓ、移動距離５００ｍｍの場合の実行時間は、
５００［ｍｍ］／（（６０×１０００）／（６０×１０００））［ｍｍ／ｍｓｅｃ］＋ ２００［ｍｓｅｃ］＝ ７００［ｍｓｅｃ］
となる。
【００５８】
（２）補助機能のみの場合、補助機能実行時間をあらかじめパラメータとして設定しておき、その時間をブロックの実行時間とする。即ち、パラメータメモリの所定個所に、Ｍ０３：Ｔｍ１（実行時間）、Ｍ０４：Ｔｍ２・・・と予め記憶させておき、例えばＭ０３を解析したとき、Ｔｍ１を読み出してそのＴｍ１を実行時間とする。
【００５９】
（３）早送り指令と補助機能指令の両方がある場合、早送り実行時間と補助機能実行時間とを比較し、時間の長い方をそのブロックの実行時間とする。
【００６０】
（４）ドウェル指令（Ｇ０４）の場合、ドウェル時間をそのブロックの実行時間とする。
【００６１】
（５）早送り指令、補助機能指令共にない場合、例えばＧコードのモーダル設定のみの場合である。周速一定制御機能起動タイミング計算手段６の処理周期、例えば１０ｍｓｅｃをそのブロックの実行時間とする。
【００６２】
このようにブロック実行時間を算出した後、ステップ５から繰り返し実行し、切削送り指令が現れるまでの各ブロックの実行時間を積算していく。
即ち、ブロック実行時間の積算時間は、Ｇ９６指令されてから実際に切削を開始するまでの時間となる。なお、ブロック実行時間と主軸回転数は、先読みバッファ２中のＧ９６ブロックにおける切削開始までの時間を格納する領域及び切削開始時点の主軸回転数を格納する領域に格納される。
【００６３】
次に周速一定制御機能起動タイミング計算手段６の詳細な動作について第４図を用いて説明する。
【００６４】
なお、本処理が最初に起動されるまでの間に、本図に示される（Ａ）ブロック実行時間は初期化（０クリア）されており、また、（Ａ）ブロック実行時間はこの発明による数値制御装置内のメモリ（図示せず）に記憶される。
【００６５】
まず、ステップ４１で第一回目の処理か否かを判定する。ここでは（Ａ）ブロック実行時間が０であるとき第一回目の処理とし、０でないとき第二回目以降の処理と判定している。
【００６６】
第一回目の処理であれば、ステップ４２で先読みバッファ２中の現在実行中のブロック情報に格納されたブロック実行時間を読み出し、（Ａ）ブロック実行時間として記憶する。
なお、ここでいうブロック実行時間とは、第２図に示す切削開始までの時間３００ｍｓを指す。
【００６７】
次にステップ４３でＴａ（＝（Ａ）ブロック実行時間−主軸加速時間（周速一定指令前の主軸回転数から切削ブロック開始時点に必要とされる主軸回転数に達するまでの主軸到達時間）を求める。なお、主軸の加速時間の推定方法については後述する。
次にステップ４４でＴａが０以下か否か判定し、否であれば、ステップ４５で（Ａ）ブロック実行時間から補間時間を引いたものを、新しい（Ａ）ブロック実行時間として上記メモリに記憶し、本処理を終了する。第二回目以降はステップ４５にて記憶した（Ａ）ブロック実行時間のデータが上記メモリに格納されており（Ａ）ブロック実行時間が０でないので、ステップ４１にて第二回目以降の処理と判断され、このデータを元にステップ４３以降を実行する。
【００６８】
ステップ４４でＴａが０以下であれば、ステップ４６で、切削送りブロックの座標値に合わせて周速が一定となるような主軸指令回転数に変更する周速一定演算手段７を起動する。主軸はある加速時間をもって指令速度に到達するので、切削送りブロック開始時点でちょうど指令した主軸回転数に到達することになる。
【００６９】
最後にステップ４７で（Ａ）ブロック実行時間を０クリアし、本処理を終了する。
なお、周速一定制御機能起動タイミング計算手段６は所定のサンプリング周期で周期的に処理され、上記の処理を繰り返す。
【００７０】
また、本実施の形態１ではプログラム先読解析手段１でブロックの実行時間（例えば第２図の場合３００ｍｓ）を算出するようにしたが、この実行時間の代わりに、実行時間を周速一定制御機能起動タイミング計算手段６のサンプリング周期で除した値、即ち周速一定制御機能起動タイミング計算手段６のサンプリング回数としても良い。例えば周速一定制御機能起動タイミング計算手段６のサンプリング周期を１０ｍｓとすると、サンプリング回数は３００／１０＝３０（回）となる。更に第４図に示されている、主軸加速時間、（Ａ）ブロック実行時間、補間時間など時間を示すデータをすべて周速一定制御機能起動タイミング計算手段６のサンプリング回数に変換して第４図に置き換えると、例えばステップ４５で「補間時間を減ずる」とは、補間時間が１０ｍｓのため１だけ減ずることになり、またサンプリング回数変換以降の全ての計算を端数のない整数による減算処理だけとなり、よって処理が簡単になりソフトウエア処理する上で扱いやすくなる。
【００７１】
なお、前記サンプリング回数変換時に端数が生じる場合があるが、この場合には切上げ、または切下げ処理して端数のない整数にしておく。
【００７２】
次に主軸加速時間推定手段９について第５図を用いて説明する。
主軸の最高回転数をＳｍａｘとし、Ｓｍａｘまで加速するのにＴｍａｘだけ時間がかかるとする。主軸指令回転数がＳｍａｘより小さい時は、一般にＳｍａｘまでの加速曲線に近い加速曲線を描いて指令回転数に到達する。Ｓｍａｘまで加速する時の加速曲線は予め分かっているので、任意の指令回転数に到達するまでの加速時間を推定することができる。しかし、加速曲線を数式で表現すると複雑になるので、実際に任意の指令回転数までの加速時間を求めることは難しい。そこで、加速曲線を１乃至２以上の直線で近似することで加速時間を求める。
【００７３】
まず、主軸最高回転数までの加速波形を測定する。測定手段は問わないが、ここではシンクロスコープなどを用いて、速度波形を記録紙に記録することにする。
【００７４】
次に記録紙上で加速曲線に沿って誤差が適当な値になるよう直線を引く。
第５図（ａ）はＳｍａｘまでの加速曲線を３つの直線ａ，ｂ，ｃで近似した一例である。これらの直線はＳｍａｘまでの加速曲線に対し２点を取り、適当な許容値に収まるように結んだものである。近似誤差をより小さくしたければより多くの点を曲線上に取れば良い。
【００７５】
この例では指令速度０から主軸回転数Ｓ１までの加速時間がＴ１、０から主軸回転数Ｓ２までの加速時間がＴ２、０から主軸回転数Ｓｍａｘまでの加速時間がＴｍａｘとなる。
【００７６】
以上のように求めた主軸回転数と加速時間を本数値制御装置内のメモリに第５図（ｂ）のように設定しておく。このデータは本数値制御装置内に持つ不揮発性ＲＡＭ（図示せず）に記憶する。
【００７７】
次に各区分の直線の方程式を求め、指令速度に応じた各加速時間を算出すると、
０＜指令速度≦Ｓ１の時の加速時間は、
加速時間Ｔ＝（Ｔ１／Ｓ１）×指令速度
で求められ、Ｓ１＜指令速度≦Ｓ２の時は、
加速時間Ｔ＝（Ｓ２×Ｔ１−Ｓ１×Ｔ２＋（Ｔ２−Ｔ１）×指令速度）／（Ｓ２−Ｓ１）
で求められ、Ｓ２＜指令速度≦Ｓｍａｘの時は、
加速時間Ｔ＝
（Ｓｍａｘ×Ｔ２−Ｓ２×Ｔｍａｘ＋（Ｔｍａｘ−Ｔ２）×指令速度）／（Ｓｍａｘ−Ｓ２）
で求められる。
【００７８】
従って、指令された主軸回転数が上記の区分のどれに属するかをまず判定し、次に上式に指令回転数を当てはめて計算することにより、主軸回転数に応じた加速時間を容易に計算することができる。
【００７９】
なお、主軸加速時間（周速一定指令前の主軸回転数から周速一定指令による主軸回転数に到達するまでの主軸到達時間）の計算のため、主軸の加速曲線の加速時間を用いたが、減速曲線の減速時間を用いてもよい。
【００８０】
第６図は、実施の形態１における周速一定制御時の基準軸の動きと主軸回転の動きを示した説明図である。従来は切削点までのアプローチ動作である早送りブロックに対しても周速が一定になるように主軸回転数が制御されていたが、本実施の形態１では主軸回転が必要なところで指令した周速度に到達するように無駄なく主軸回転を制御することができる。よって、加工に寄与しない位置決め等のブロックにおいて、主軸の加減速制御を行わないので、無駄に電力を消費することがなくなる。
【００８１】
なお、実施の形態１において、周速一定指令がされてから切削送りが開始されるまでの実行時間の計算を、プログラム先読解析手段１にて行うものについて説明したが、プログラム先読解析手段１以外の手段で行っでも初期の目的は達成できる。
【００８２】
また、周速一定指令前の主軸回転数から周速一定指令による主軸回転数に到達するまでの主軸到達時間の計算を簡単にするため、主軸の加速曲線を複数本の直線で近似し、この直線の式に基づいて主軸到達時間を求めたが、減速曲線を複数本の直線で近似し、この直線の式に基づいて主軸到達時間を求めても、初期の目的は達成できる。
【００８３】
また、実施の形態１においては、周速一定制御による消費電力の節減を最大にするため、周速一定指令から、周速一定指令がされてから切削送りが開始されるまでの実行時間より周速一定指令前の主軸回転数から周速一定指令による切削開始時点の主軸回転数に到達するまでの主軸到達時間を減算した時間が経過したとき、前記周速一定制御機能を起動するもの、即ち、Ｎ００６ブロックの途中より周速一定制御機能を起動するものについて説明したが、切削開始時点より２つ前のブロック（Ｎ００５ブロック）より周速一定制御機能を起動しても初期の目的は達成できる。
【００８４】
実施の形態２．
次に本願発明の実施の形態２について第７図〜第１１図を用いて説明する。
なお、この実施の形態２は、上記加工プログラムＢのような加工プログラムが与えられた場合において、主軸起動指令時及び切削と切削との合間における主軸の回転に伴う無駄な消費電力を抑制するための実施の形態を示し、第７図はこの発明の実施の形態２に係る数値制御装置の構成を示すブロック図、第８図はこの発明の実施の形態２に係るプログラム先読解析手段の処理手順を示すフローチャート、第９図は主軸起動タイミング計算手段の処理手順を示すフローチャート、第１０図はこの発明の実施の形態２に係る主軸停止タイミング計算手段の処理手順を示すフローチャート、第１１図はこの発明の実施の形態２に係る主軸回転数の変化を示す説明図である。
【００８５】
第７図において、６１はプログラム先読解析手段であり、現在実行中のブロックから１ブロック以上先のブロックを加工プログラムから先読み及び解析し、先読みバッファ２に解析結果を格納する。先読みバッファ２には各ブロックのモーダル情報、各軸の移動量、主軸指令回転数、送り速度、主軸起動タイミング情報などの情報が格納される。３はある一定のサンプリング周期（例えば１０ｍｓ）毎に処理される補間手段であり、現在すべきブロック情報を先読みバッファ２から読み出し補間処理を実行する。なお、補間した結果は加減速手段４により加減速され、位置データ出力手段５を経てサーボアンプに出力される。また、補間手段３、加減速手段４及び位置データ出力手段５は従来から使用されている手段である。
６３は主軸起動タイミング計算手段であり、先読みバッファ２に格納され補間手段３により読み出された主軸回転指令から切削開始までの時間、切削開始時点の主軸回転数、主軸加速時間等から、主軸を起動させるタイミングを判定し、主軸を起動させるとき、その起動信号を出力する。８は速度データ出力手段であり、主軸アンプに対し主軸回転数を指令する。６４は主軸が指令回転数まで加速に要する時間及び減速に要する時間を推定する主軸加減速時間推定手段であり、主軸加減速時間の計算を簡単化するため、実施の形態１で説明した主軸加速時間推定手段９と同様に、主軸の加速曲線を複数本の直線で近似し、この直線の式に基づいて主軸加速時間を求め、また主軸の減速曲線を複数本の直線で近似し、この直線の式に基づいて主軸減速時間を求めている。なお、主軸の加速曲線を複数本の直線で近似し、この直線の式に基づいて主軸加速時間を求め、主軸加速時間＋主軸加速時間＝加減速時間と計算したり、主軸の加減速曲線の式に基づいて加減速時間を推定したりされる場合もある。
【００８６】
６２は主軸停止タイミング計算手段であり、主軸回転中に主軸を停止するか否かを判定する。主軸起動タイミング計算手段６３と主軸停止タイミング計算手段６２の起動条件として、主軸停止中であれば主軸起動タイミング計算手段６３を、主軸回転中であれば主軸停止タイミング計算手段６２を起動する。
【００８７】
次にプログラム先読解析手段６１の詳細な動作について第８図を用いて説明する。
まず、ステップ７１で加工プログラムから１ブロックを読み込み、ステップ７２で読み込んだブロックを解析する。ステップ７３で現在のブロックが主軸回転中か否か判定し、回転中であればステップ８２、回転中でなければステップ７４に進む。なお、主軸回転中か否かはステップ７５でセットしステップ９１およびステップ９２でクリアする主軸回転中情報を基に判断する。つまり、主軸回転中情報がセットされていれば主軸回転中、主軸回転中情報がクリアされていれば主軸停止中と判定する。ステップ７４では解析したブロックに主軸回転指令が含まれているか否かを判定し、含まれていなければ解析終了となる。主軸回転が含まれていればステップ７５に進み、主軸回転中情報をセットする。
【００８８】
主軸回転指令は一般的にはＭ３で正転、Ｍ４で逆転であり、前述の加工プログラムＢではＮ０４０３ブロックのＭ３が主軸回転指令となる。
【００８９】
ステップ７６では後に算出する切削開始までの時間データを初期化する。
【００９０】
ステップ７７で加工プログラムに次ブロックがあるかどうか判定し、次ブロックがなければ解析終了となる。次ブロックがあればステップ７８でステップ７１と同様に次ブロックを読み込み、ステップ７９でステップ７２と同様に１ブロック解析を行う。ステップ８０で解析したブロックに主軸停止指令があるかどうか判定し、主軸停止指令があればステップ９１で上記主軸回転中情報をクリアして解析終了となる。主軸停止指令は一般的にはＭ５が使用され、前述の加工プログラムＢではＮ０４１２ブロックのＭ５がそれに当たる。
【００９１】
主軸停止指令がなければステップ８１で切削送りかどうか判定し、切削送りでなければステップ８２に進む。切削送りであれば解析終了となる。ステップ８２ではそのブロックの実行時間を算出し、先読みバッファ２に記憶しておく。以降ステップ７７からステップ８２を繰り返し実行しブロック実行時間を累積していく。
【００９２】
前述の加工プログラムＢではＮ０４０３で主軸回転指令されてから、Ｎ０４０６で切削開始する前、つまりＮ０４０５の位置決め時間までが、ブロック実行時間として格納されることになる。
【００９３】
一方、ステップ８３では解析したブロックが早送りなどの非切削ブロックであるかどうか判定し、非切削ブロックでなければ解析終了となる。これは主軸回転中で切削ブロックが続いているので主軸を回転させたままとなることを示している。解析したブロックが非切削ブロックであった場合はステップ８４で主軸停止時間を初期化する。前述の加工プログラムＢではＮ０４０７などがこれに該当する。ステップ８５で次ブロックがあるか否か判定し、次ブロックがあればステップ８６へ進み、なければ解析終了となる。ステップ８６およびステップ８７ではステップ７１およびステップ７２と同様に１ブロック読み込みおよび１ブロック解析処理を行う。ステップ８８で主軸停止指令（一般的にはＭ５）が含まれているかどうか判定し、主軸停止指令が含まれていればステップ９２で主軸回転中情報をクリアし、さらにステップ９３で主軸停止時間をクリアして解析終了する。主軸停止指令が含まれていなければステップ８９に進む。ステップ８９では解析したブロックが切削送りであるか否かを判定し、含まれていなければステップ９０に進み、含まれていれば解析終了となる。ステップ９０ではそのブロックの実行時間、主軸停止時間をブロック実行時間として先読みバッファ２に記憶しておく。以降ステップ８５からステップ９０を繰り返し実行し主軸停止時間を蓄積していく。
【００９４】
前述の加工プログラムＢではＮ０４０７，Ｎ０４０８，Ｎ０４０９ブロックの実行時間が主軸停止時間として格納される。つまり主軸停止時間は、主軸回転中の切削ブロックと切削ブロックに挟まれた早送りなどの切削以外のブロックの実行時間となる。
【００９５】
次に主軸起動タイミング計算手段６３の詳細な動作について第９図を用いて説明する。
【００９６】
なお、本処理が最初に起動されるまでの間に、本図に示される（Ａ）ブロック実行時間は初期化（０クリア）されており、また、（Ａ）ブロック実行時間はこの発明による数値制御装置内のメモリ（図示せず）に記憶される。
【００９７】
まず、ステップ４１で第一回目の処理か否かを判定する。ここでは（Ａ）ブロック実行時間が０であるとき第一回目の処理とし、０でないとき第二回目以降の処理と判定している。
【００９８】
第一回目の処理であれば、ステップ４２で先読みバッファ２中の現在実行中のブロック情報に格納されたブロック実行時間を読み出し、（Ａ）ブロック実行時間として記憶する。
なお、ここでいうブロック実行時間とは、プログラム先読解析手段６１にて第８図のステップ８２にて算出・累積されたブロック実行時間を指す。
【００９９】
次にステップ４３でＴａ（＝（Ａ）ブロック実行時間−主軸加速時間（主軸起動から主軸回転指令による主軸回転数に達するまでの加速時間）を求める。なお、主軸の加速時間は、主軸加減速時間推定手段６３にて実施の形態１で説明した方法と同様の方法で推定されている。
【０１００】
次にステップ４４でＴａが０以下か否か判定し、否であれば、ステップ４５で（Ａ）ブロック実行時間から補間時間を引いたものを、新しい（Ａ）ブロック実行時間として上記メモリに記憶し、ステップ４１に戻る。第二回目以降はステップ４５にて記憶した（Ａ）ブロック実行時間のデータが上記メモリに格納されており（Ａ）ブロック実行時間が０でないので、ステップ４１にて第二回目以降の処理と判断され、このデータを元にステップ４３以降を実行する。
【０１０１】
ステップ４４でＴａが０以下であれば、ステップ４６Ａで、速度データ出力手段８を起動し、主軸を起動する。主軸はある加速時間をもって指令速度に到達するので、切削送りブロック開始時点でちょうど指令した主軸回転数に到達することになる。
最後にステップ４７で（Ａ）ブロック実行時間を０クリアし、本処理を終了する。
主軸起動タイミング計算手段６３はあるサンプリング周期で周期的に処理され、上記の処理を繰り返す。
【０１０２】
なお、本実施の形態２ではプログラム先読解析手段６１でブロックの実行時間を算出するようにしたが、この実施の形態においても実施の形態１と同様にこの実行時間の代わりに、実行時間を主軸起動タイミング計算手段６３のサンプリング周期で除した値、即ち主軸起動タイミング計算手段６３のサンプリング回数としても良い。例えば実行時間を３００ｍｓ、主軸起動タイミング計算手段６３のサンプリング周期を１０ｍｓとすると、サンプリング回数は３００／１０＝３０（回）となる。更に第９図に示されている、主軸加速時間、（Ａ）ブロック実行時間、補間時間など時間を示すデータをすべて主軸起動タイミング計算手段６３のサンプリング回数に変換して第９図に置き換えると、例えばステップ４５で「補間時間を減ずる」とは、補間時間が１０ｍｓのため１だけ減ずることになり、またサンプリング回数変換以降の全ての計算を端数のない整数による減算処理だけとなり、よって処理が簡単になりソフトウエア処理する上で扱いやすくなる。
【０１０３】
また、前記サンプリング回数変換時に端数が生じる場合があるが、この場合には切上げ、または切下げ処理して端数のない整数にしておく。
【０１０４】
次に主軸停止タイミング計算手段６２の詳細な動作について第１０図を用いて説明する。
まずステップ８０１で現在実行中のブロックに主軸停止命令があるかどうか判定する。主軸停止命令があればステップ８０６で主軸を停止させて処理を終了する。
【０１０５】
主軸停止命令がなければステップ８０２で現在実行中のブロックが非切削ブロックか否かを判定し、非切削ブロックでない、即ち切削ブロックであればそのまま処理を終了し主軸を回転させたままとする。非切削ブロックであればステップ８０３に進み、主軸停止時間データがあるかどうか判定する。主軸停止時間とは第８図のステップ９０で計算された時間であり、主軸回転中に位置決め等で切削送りが一時的に途切れる場合にその途切れる時間が格納されている。主軸停止時間データはない場合は、切削送りが連続しているか、主軸が回転していないことを示し、主軸停止制御の必要がない。そのためステップ８０３で主軸停止時間データがない場合（つまり主軸停止時間が０の時）はそのまま何もせず本処理を終了する。
【０１０６】
ステップ８０３で主軸停止時間データが格納されている場合はステップ８０４に進む。ステップ８０４では主軸停止時間と主軸加減速時間推定手段６４で演算された主軸加減速時間（＝主軸加速時間＋主軸減速時間）とを比較し、主軸停止時間の方が主軸加速時間よりも長ければステップ８０５で主軸を停止させる。さらにステップ８０６では第８図のステップ７５で記憶した主軸回転中情報をクリアして本処理を終了する。ステップ８０４で主軸停止時間が主軸加減速時間以下であると判定した場合は主軸を停止させずに本処理を終了する。
【０１０７】
なお、第１０図においても、主軸停止時間、主軸加減速時間の代わりに、主軸停止時間、主軸加減速時間を主軸停止タイミング計算手段６２のサンプリング周期で除した値、即ち主軸停止タイミング計算手段６２のサンプリング回数を用いてもよい。
【０１０８】
第１１図は前述のように主軸回転数を制御した場合の主軸回転数の変化を示した説明図である。この図から明らかなように、従来は破線で示すように主軸回転指令がなされてから主軸停止指令がなされるまで主軸は回転したままであった。しかしこの実施の形態２により、主軸回転指令がなされてから実際に主軸が起動されるタイミングは、ちょうど切削が開始される時に指令速度に到達するように制御され、また、主軸回転中に切削指令が途切れる場合は主軸回転を一時的に休止し、次回切削が開始されるタイミングで再び主軸が指令速度に到達するように制御されるようになる。
【０１０９】
よって、加工に寄与しない位置決め等のブロックにおいて、主軸の回転を行わないので、無駄に電力を消費することがなくなる。
【０１１０】
なお、実施の形態２において、主軸回転指令がされてから切削送りが開始されるまでの実行時間の計算を、プログラム先読解析手段６１にて行うものについて説明したが、プログラム先読解析手段６１以外の手段で行っても初期の目的は達成できる。
また、実施の形態２においては、主軸回転指令による消費電力の節減を最大にするため、主軸回転指令から、主軸回転指令がされてから切削送りが開始されるまでの実行時間より主軸起動から主軸回転指令による主軸回転数に到達するまでの主軸加速時間を減算した時間が経過したとき、主軸を起動するものについて説明したが、前記減算した時間より前の所定時間が経過したとき、主軸を起動しても初期の目的は達成できる。
【０１１１】
また、この実施の形態２は、実施の形態１と組み合わせて使用できることは言うまでもない。
【０１１２】
以上のようにこの発明によれば、１ブロック以上の先読み解析を行い、この先読み解析された結果に基づいて、前記周速一定制御機能の起動タイミングを制御するので、所定の条件を満たすとき、周速一定指令がされてから所定時間経過するまで周速一定制御を行わない制御を行うことができ、よって周速一定制御実行による無駄な消費電力を節約できるという効果がある。
【０１１３】
またこの発明によれば、周速一定指令から、周速一定指令がされてから切削送りが開始されるまでの実行時間より周速一定指令前の主軸回転数から周速一定指令による切削開始時点の主軸回転数に到達するまでの主軸到達時間を減算した時間が経過したとき、前記周速一定制御機能を起動するので、切削開始時にちょうど主軸が指令周速に到達することができ、よって切削に支障をきたすことなく、消費電力を最大限節約することができるという効果がある。
【０１１４】
またこの発明によれば、周速一定指令がされてから切削送りが開始されるまでの実行時間、及び周速一定指令前の主軸回転数から周速一定指令による主軸回転数に到達するまでの主軸到達時間（または周速一定指令前の主軸回転数から周速一定指令による切削開始時点の主軸回転数に到達するまでの主軸到達時間）として、ソフトウエアのサンプリング回数に変換したものを用いるので、ソフトウエア処理がし易くなり、ＣＰＵの負担が少なくなるという効果がある。
【０１１５】
またこの発明によれば、前記主軸到達時間を、主軸の加速曲線または減速曲線を複数本の直線で近似し、この直線の式に基づいて推定するので、任意の主軸回転数までの主軸到達時間を単純な式で導き出せ、ひいてはＣＰＵの負担が少なくなるという効果がある。
またこの発明によれば、１ブロック以上の先読み解析を行い、この先読み解析された結果に基づいて、主軸の起動タイミングを制御するので、所定の条件を満たすとき、主軸回転指令がされてから所定時間経過するまで主軸を停止させておくように主軸を制御することができ、よって非切削ブロックで主軸を回転させておくことによる無駄な消費電力を節約できるという効果がある。
【０１１６】
またこの発明によれば、主軸回転指令から、主軸回転指令がされてから切削送りが開始されるまでの実行時間より主軸起動から主軸回転指令による主軸回転数に到達するまでの主軸加速時間を減算した時間が経過したとき、主軸を起動するので、切削開始時にちょうど主軸が指令速度に到達することができ、よって切削に支障をきたすことなく、消費電力を最大限節約することができるという効果がある。
【０１１７】
またこの発明によれば、主軸回転指令がされてから切削送りが開始されるまでの実行時間、及び主軸起動から主軸回転指令による主軸回転数に到達するまでの主軸加速時間として、ソフトウエアのサンプリング回数に変換したものを用いるので、ソフトウエア処理がし易くなり、ＣＰＵの負担が少なくなるという効果がある。
【０１１８】
またこの発明によれば、前記主軸加速時間を、主軸の加速曲線または減速曲線を複数本の直線で近似し、この直線の式に基づいて推定するので、任意の主軸回転数までの加速時間を単純な式で導き出せ、ひいてはＣＰＵの負担が少なくなるという効果がある。
【０１１９】
またこの発明によれば、主軸回転指令中に所定の条件を満たすとき、主軸を停止させるので、無駄に主軸を回転させることがなく、消費電力を節約できるという効果がある。
【０１２０】
またこの発明によれば、主軸回転中に非切削ブロックでなくなったときに、次に切削を開始するまでの時間、即ち主軸停止時間と、主軸加減速時間を比較し、主軸加減速時間の方が長いときは主軸を停止させないので、無駄に主軸を回転させることがなく、消費電力を節約でき、しかも切削開始時に主軸の速度到達を待ってサイクルタイムが延びてしまうといったことがなく、最適な主軸制御を行うことができるという効果がある。
【０１２１】
またこの発明によれば、前記主軸加減速時間を、主軸の加速曲線または減速曲線を複数本の直線で近似し、この直線の式に基づいて推定するので、任意の主軸回転数までの加減速時間を単純な式で導き出せ、ひいてはＣＰＵの負担が少なくなるという効果がある。
【０１２２】
またこの発明によれば、１ブロック以上の先読み解析を行い、この先読み解析された結果に基づいて前記周速一定制御機能の起動タイミングを制御するので、所定の条件を満たすとき周速一定指令がされてから所定時間経過するまで周速一定制御を行わない制御を行うことができ、また先読み解析された結果に基づいて主軸の起動タイミングを制御するので、所定の条件を満たすとき主軸回転指令がされてから所定時間経過するまで主軸を停止させておくように主軸を制御することができ、よって周速一定制御実行による無駄な消費電力、及び非切削ブロックで主軸を回転させておくことによる無駄な消費電力を節約できるという効果がある。
【０１２３】
またこの発明によれば、周速一定指令から、周速一定指令がされてから切削送りが開始されるまでの実行時間より周速一定指令前の主軸回転数から周速一定指令による切削開始時点の主軸回転数に到達するまでの主軸到達時間を減算した時間が経過したとき、前記周速一定制御機能を起動するので、切削開始時にちょうど主軸が指令周速に到達することができ、また主軸回転指令から、主軸回転指令がされてから切削送りが開始されるまでの実行時間より主軸起動から主軸回転指令による主軸回転数に到達するまでの主軸加速時間を減算した時間が経過したとき、主軸を起動するので、切削開始時にちょうど主軸が指令速度に到達することができ、よって切削に支障をきたすことなく、消費電力を最大限節約することができるという効果がある。
【０１２４】
またこの発明によれば、１ブロック以上の先読み解析を行い、この先読み解析された結果に基づいて前記周速一定制御機能の起動タイミングを制御するので、所定の条件を満たすとき周速一定指令がされてから所定時間経過するまで周速一定制御を行わない制御を行うことができ、また主軸回転中に所定の条件を満たすとき、主軸を停止させるので、無駄に主軸を回転させることがなく、消費電力を節約できるという効果がある。
【０１２５】
またこの発明によれば、周速一定指令から、周速一定指令がされてから切削送りが開始されるまでの実行時間より周速一定指令前の主軸回転数から周速一定指令による切削開始時点の主軸回転数に到達するまでの主軸到達時間を減算した時間が経過したとき、前記周速一定制御機能を起動するので、また主軸回転中に非切削ブロックでなくなったときに、次に切削を開始するまでの時間、即ち主軸停止時間と、主軸加減速時間を比較し、主軸加減速時間の方が長いときは主軸を停止させないので、切削に支障をきたすことなく、消費電力を最大限節約することができ、しかも切削開始時に主軸の速度到達を待ってサイクルタイムが延びてしまうといったことがなく、最適な主軸制御を行うことができるという効果がある。
【０１２６】
またこの発明によれば、先読み解析された結果に基づいて主軸の起動タイミングを制御するので、所定の条件を満たすとき主軸回転指令がされてから所定時間経過するまで主軸を停止させておくように主軸を制御することができ、また主軸回転中に所定の条件を満たすとき主軸を停止させるので、無駄に主軸を回転させることがなく、消費電力を節約できるという効果がある。
【０１２７】
またこの発明によれば、主軸回転指令から、主軸回転指令がされてから切削送りが開始されるまでの実行時間より主軸起動から主軸回転指令による主軸回転数に到達するまでの主軸加速時間を減算した時間が経過したとき、主軸を起動するので、切削開始時にちょうど主軸が指令速度に到達することができ、また主軸回転中に非切削ブロックでなくなったときに、次に切削を開始するまでの時間、即ち主軸停止時間と、主軸加減速時間を比較し、主軸加減速時間の方が長いときは主軸を停止させないので、切削に支障をきたすことなく、消費電力を最大限節約することができ、しかも切削開始時に主軸の速度到達を待ってサイクルタイムが延びてしまうといったことがなく、最適な主軸制御を行うことができるという効果がある。
【０１２８】
【産業上の利用可能性】
以上のように、この発明にかかる数値制御方法及びその装置は、周速一定制御機能等を有する数値制御装置において用いられるのに適している。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１図はこの発明の実施の形態１に係る数値制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】 第２図はこの発明の実施の形態１に係る先読みバッファの一構成例を示す図である。
【図３】 第３図はこの発明の実施の形態１に係るプログラム先読解析手段の処理手順を示すフローチャートである。
【図４】 第４図はこの発明の実施の形態１に係る周速一定制御機能起動タイミング計算手段の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】 第５図はこの発明の実施の形態１に係る主軸加速時間推定手段に関する説明図である。
【図６】 第６図はこの発明の実施の形態１に係る周速一定制御時の基準軸の動きと主軸回転数の動きを示す説明図である。
【図７】 第７図はこの発明の実施の形態２に係る数値制御装置の構成を示すブロック図である。
【図８】 第８図はこの発明の実施の形態２に係るプログラム先読解析手段の処理手順を示すフローチャートである。
【図９】 第９図はこの発明の実施の形態２に係る主軸起動タイミング計算手段の処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】 第１０図はこの発明の実施の形態２に係る主軸停止タイミング計算手段の処理手順を示すフローチャートである。
【図１１】 第１１図はこの発明の実施の形態２に係る主軸回転数の変化を示す説明図である。
【図１２】 第１２図は従来の周速一定制御機能を有する数値制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】 第１３図は従来の周速一定制御時の動作を示す説明図である。
Claims (5)
- 切削送り中の基準軸の位置変化に応じて周速が一定となるように主軸回転数を制御する周速一定制御機能を有する数値制御装置を制御する方法において、１ブロック以上の先読み解析を行い、この先読み解析された結果に基づいて、周速一定指令がされてから切削送りが開始されるまでの実行時間、及び周速一定指令前の主軸回転数から周速一定指令による主軸回転数に到達するまでの主軸到達時間を得、周速一定指令がされた後で、かつ、周速一定指令がされてから前記得られた実行時間より前記得られた主軸到達時間を減算した時間が経過する時までに、前記周速一定制御機能を起動することを特徴とする数値制御方法。
- 切削送り中の基準軸の位置変化に応じて周速が一定となるように主軸回転数を制御する周速一定制御機能を有する数値制御装置において、１ブロック以上の先読み解析を行うプログラム先読解析手段と、このプログラム先読解析手段にて先読み解析された結果に基づいて、周速一定指令がされてから切削送りが開始されるまでの実行時間、及び周速一定指令前の主軸回転数から周速一定指令による主軸回転数に到達するまでの主軸到達時間を得る手段と、周速一定指令がされた後で、かつ、周速一定指令がされてから前記得られた実行時間より前記得られた主軸到達時間を減算した時間が経過する時までに、前記周速一定制御機能を起動する周速一定制御機能起動タイミング計算手段とを備えてなる数値制御装置。
- 前記周速一定制御機能起動タイミング計算手段は、周速一定指令がされてから前記得られた実行時間より前記得られた主軸到達時間を減算した時間が経過した時、前記周速一定制御機能を起動することを特徴とする請求の範囲第２項に記載の数値制御装置。
- 前記実行時間及び主軸到達時間として、ソフトウエアのサンプリング回数に変換したものを用いることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の数値制御装置。
- 前記主軸到達時間は、主軸の加速曲線または減速曲線を複数本の直線で近似し、この直線の式に基づいて推定することを特徴とする請求の範囲第２項に記載の数値制御装置。
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