JP5985087B1

JP5985087B1 - 数値制御装置

Info

Publication number: JP5985087B1
Application number: JP2015560897A
Authority: JP
Inventors: 晋松原; 弘樹金子; 入口　健二; 健二入口; 宣行高橋
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2015-04-27
Filing date: 2015-04-27
Publication date: 2016-09-06
Anticipated expiration: 2035-04-27
Also published as: WO2016174716A1; JPWO2016174716A1

Abstract

ワークの加工面に生じ得る加工痕の発生を低減するため、ＮＣ加工プログラム（１０）を読み込むＮＣ加工プログラム読み込み部（１０１）と、読み込んだＮＣ加工プログラムから駆動軸に対する制御周期ごとの数値制御指令位置であるＮＣ指令データを生成するＮＣ指令データ生成部（１０４）と、ＮＣ指令データ生成部（１０４）により生成された駆動軸に対するＮＣ指令データを補正するＮＣ指令データ補正部（１０８）とを備える数値制御装置（１００）を提供する。

Description

本発明は工作機械を数値制御する数値制御装置に関する。

数値制御装置で加工を行うためには、加工物または加工工具を、予め設定された経路に移動させるための移動指令を記述した数値制御（ＮｕｍｅｒｉｃａｌＣｏｎｔｒｏｌ：ＮＣ）加工プログラムが用いられる。ＮＣ加工プログラムはＧコードおよびマクロ文の文字列で記述され、Ｇコードおよびマクロ文の文字列は、ＣＡＭ（ＣｏｍｐｕｔｅｒＡｉｄｅｄＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）ソフトウェアにより作成され、ＥＩＡ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓＡｌｌｉａｎｃｅ）で定められたＥＩＡフォーマット形式、またはＩＳＯ（ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＳｔａｎｄａｒｄＯｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ）で定められたＩＳＯフォーマット形式に従って定義される。Ｇコードとは、位置決め、直線補間、円弧補間、および平面指定を行う際に、ＮＣ加工プログラムにおいて記述される指令コードである。作成されたＮＣ加工プログラムは、実機を動作させる前に確認を行う必要があるが、ＮＣ加工プログラムのみを見て、ＮＣ加工プログラムの確認作業を行うことは困難である。このため、ＮＣ加工プログラムの確認を行う場合、ＮＣ加工プログラムに記述されている移動指令を工具経路に変換し、変換された工具経路の軌跡を、ＣＲＴ（ＣａｔｈｏｄｅＲａｙＴｕｂｅ）装置または液晶モニタといった表示装置に表示させることが行われている。また、ＮＣ加工プログラムを動作させた場合、ＮＣ加工プログラムに記述されている移動指令、加工条件および機械構成に基づいて補間処理が実行され、補間処理後の指令軌跡が算出される。さらに算出されたＮＣ指令データに沿って実機を動作させ、工具先端点の軌跡である実軌跡が検出装置によって検出される。これらＮＣ指令データと工具先端点の実軌跡は、記憶装置に保存され、必要なときに記憶装置から呼び出され、加工処理評価のために工具軌跡表示装置で表示され、視覚的分析に利用されている。上記した「変換された工具経路」、「補間処理後の指令軌跡」および「工具先端点の実軌跡」は、当業者において、それぞれ「プログラム経路」、「ＮＣ指令データ」および「フィードバック（ＦｅｅｄＢａｃｋ：ＦＢ）位置データ」と称されることがあり、以下必要に応じてこれらの用語を使用した説明とする。

特許文献１はＮＣ加工プログラム評価方法に関するものであり、特許文献１では、ＮＣ加工プログラムから個々の移動命令を抽出して、工具により切削された後の加工イメージデータを演算導出し、この加工イメージデータと目標とするモデルイメージデータとの差が一定範囲内に収まるか否かを判別して、その結果をグラフィック表示し、一定範囲を逸脱した移動命令を特定して修正処理することが開示されている。

特開平７−６４６１６号公報

特許文献１に代表される従来技術では、工作機械にＮＣ加工プログラムを入力し、ＮＣ加工プログラムに記述されている移動指令、加工条件および機械構成に基づいて補間処理が実行され、補間処理後の指令軌跡が算出され、指令軌跡に従い切削工具を移動させることによりワークの加工が行われる。ところが隣り合う指令軌跡の工具の速度または加速度が異なる場合、加工時の工具たわみがそろわず、ワークの加工面に加工痕が発生する。このようなワークの加工面における加工痕を抑制するためには、ＮＣ加工プログラムを検証分析する必要があり、非常に手間がかかるものであった。しかしながら特許文献１に代表される従来技術には、加工痕の発生を効率的に防ぐためにＮＣ指令データを補正することについては開示されていない。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ワークの加工面に生じ得る加工痕の発生を低減することができる数値制御装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の数値制御装置は、数値制御加工プログラムと工作機械の構成情報とに基づいて、複数の前記駆動軸の各々の制御周期毎に複数の前記駆動軸の各々の機械座標値を計算して、複数の前記駆動軸の各々の移動軌跡を示す数値制御指令データを生成する数値制御指令データ生成部と、前記数値制御指令データ生成部で補間時間毎に生成された複数の前記数値制御指令データを格納する数値制御指令データ格納部と、前記数値制御指令データ格納部に格納された時系列的に隣接する３つの前記数値制御指令データの各々に含まれる複数の全ての前記機械座標値を比較して、時系列的に隣接する３つの前記数値制御指令データの内、値の異なる前記機械座標値を含む１つの第１の数値制御指令データの速度または加速度を補正対象として、前記第１の数値制御指令データの機械座標値を、比較対象とした第１の数値制御指令データ以外の２つの第２の数値制御指令データの機械座標値に近づける補正を行う数値制御指令データ補正部と、を備え、２つの前記第２の数値制御指令データに含まれる複数の全ての機械座標値は同じ値であることを特徴とする。

本発明にかかる数値制御装置は、ワークの加工面に生じ得る加工痕の発生を低減することができるという効果を奏する。

実施の形態１に係る数値制御装置と数値制御装置により制御される工作機械の構成を示す図実施の形態１に係る数値制御装置の全体動作を説明するためのフローチャート図２のＳＴ１００３に示すＮＣ指令データを補正する処理のフローチャート図３のＳＴ１１０２に示すＮＣ指令データの位置を補正する処理のフローチャート位置を補正する前の複数のＮＣ指令データを示す第１の図位置を補正した後の複数のＮＣ指令データを示す第１の図位置を補正する前の複数のＮＣ指令データを示す第２の図位置を補正した後の複数のＮＣ指令データを示す第２の図図３のＳＴ１１０３に示すＮＣ指令データの速度を補正する処理のフローチャート速度を補正する前の複数のＮＣ指令データを示す図速度を補正した後の複数のＮＣ指令データを示す図実施の形態２に係る数値制御装置と数値制御装置により制御される工作機械の構成を示す図実施の形態２に係る数値制御装置の全体動作を説明するためのフローチャート図１３のＳＴ２００５に示すＮＣ指令データを補正する処理のフローチャートＣＡＤデータにより表示されるワークの外観と、位置を補正する前のＮＣ指令データにより駆動する駆動軸の移動軌跡を示す図ＣＡＤデータにより表示されるワークの外観と、位置を補正した後のＮＣ指令データにより駆動する駆動軸の移動軌跡を示す図図１６に示す移動軌跡の一部区間を直線補間した後の移動軌跡を示す図図１７に示す移動軌跡の一部区間の速度を補間した後の移動軌跡を示す図図１３のＳＴ２００９に示す色属性を付加したＮＣ指令データを表示する処理のフローチャートＣＡＤデータにより表示されるワークの外観と、色属性を付加したＮＣ指令データにより駆動する駆動軸の移動軌跡を示す図図１３のＳＴ２０１０に示すＦＢ位置データを表示する処理のフローチャート実施の形態２の数値制御装置においてＮＣ加工プログラムを工作機械の表示部の編集画面に表示させる処理のフローチャート

以下に、本発明の実施の形態にかかる数値制御装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は実施の形態１に係る数値制御装置と数値制御装置により制御される工作機械の構成を示す図である。数値制御装置１００は、ＮＣ加工プログラム１０を読み込むＮＣ加工プログラム読み込み部１０１と、読み込まれたＮＣ加工プログラム１０を格納するＮＣ加工プログラム格納部１０２と、ＮＣ加工プログラム格納部１０２に格納されたＮＣ加工プログラムから表示データを生成するＮＣ加工プログラム表示処理部１０３と、数値制御加工プログラムと工作機械２００の構成情報とに基づいて複数の駆動軸の各々の制御周期毎に複数の駆動軸の各々の機械座標値を計算して、複数の駆動軸の各々の移動軌跡を示すＮＣ指令データを生成するＮＣ指令データ生成部１０４と、ＮＣ指令データ生成部１０４で時系列的に異なるタイミングで生成された複数のＮＣ指令データを格納するＮＣ指令データ格納部１０５と、ＮＣ指令データ格納部１０５に格納されたＮＣ指令データから複数の駆動軸の各々の機械座標を算出し、複数の駆動軸の各々の移動軌跡を工作機械２００の表示部２０２に表示するＮＣ指令データ表示処理部１０６と、ＮＣ指令データ格納部１０５に格納されたＮＣ指令データを分析し、分析結果を付加したＮＣ指令データをＮＣ指令データ格納部１０５に格納させるＮＣ指令データ分析部１０７と、ＮＣ指令データ格納部１０５に格納された３つ以上のＮＣ指令データの各々の機械座標値を比較して、値の異なる機械座標値を含む第１のＮＣ指令データを補正対象として、第１のＮＣ指令データの機械座標値を、比較対象とした第１のＮＣ指令データ以外の第２のＮＣ指令データの機械座標値に近づける補正を行い、補正したＮＣ指令データをＮＣ指令データ格納部１０５に格納するＮＣ指令データ補正部１０８と、工作機械２００のＦＢ位置データ検出器２０９で検出された駆動Ｘ軸２０４、駆動Ｙ軸２０５、駆動Ｚ軸２０６、駆動Ｂ軸２０７および駆動Ｃ軸２０８の各々の実位置データを取得し、実位置データに基づいてＦＢ位置データを算出するＦＢ位置データ算出部１１０と、算出されたＦｂ位置データを格納するＦＢ位置データ格納部１１１と、ＦＢ位置データ格納部１１１に格納されたＦＢ位置データを分析し、分析結果を付加したＦＢ位置データをＦＢ位置データ格納部１１１に格納させるＦＢ位置データ分析部１１３と、分析結果を付加したＦＢ位置データをＦＢ位置データ格納部１１１から読み出して表示データを生成するＦＢ位置データ表示処理部１１２と、コンピュータ支援設計（ＣｏｍｐｕｔｅｒＡｉｄｅｄＤｅｓｉｇｎ：ＣＡＤ）データ２０を読み込むＣＡＤデータ読み込み部１１４と、読み込まれたＣＡＤデータ２０を格納するＣＡＤデータ格納部１１５と、ＣＡＤデータ格納部１１５に格納されたＣＡＤデータ２０を工作機械２００の表示部２０２に表示するＣＡＤデータ表示処理部１１６とを備える。

ＮＣ加工プログラム１０はＧコードおよびマクロ文の文字列で記述されたプログラムであり、ＣＡＭソフトウェアにより作成され、ＥＩＡフォーマット形式またはＩＳＯフォーマット形式に従って定義される。ＮＣ加工プログラム１０には、加工物または加工工具を予め設定された経路に移動させるための移動指令と、工作機械２００に対する補助動作指令と、加工条件の設定値とが記述されている。ＮＣ指令データは、予め設定された制御周期毎のＮＣ指令位置またはＮＣ指令位置の集合体を意味する。

数値制御装置１００に接続される工作機械２００は、作業者と工作機械２００との間のインタフェース部であると共に、数値制御装置１００と工作機械２００との間のインタフェース部である対話操作処理部２０１と、ＣＲＴ装置または液晶モニタといった表示部２０２と、作業者が入力した指示情報を数値制御装置１００に送信するための指示入力部２０３と、ワークを加工する複数の駆動Ｘ軸２０４、駆動Ｙ軸２０５、駆動Ｚ軸２０６、駆動Ｂ軸２０７、駆動Ｃ軸２０８の各々の実位置データを検出するＦＢ位置データ検出器２０９とを備える。工作機械２００における駆動Ｘ軸２０４、駆動Ｙ軸２０５、駆動Ｚ軸２０６、駆動Ｂ軸２０７および駆動Ｃ軸２０８は、各駆動軸における変位量を検出するセンサと、センサで検出された変位量を実位置データとして出力するデータ処理部とを有するものとする。対話操作処理部２０１は、数値制御装置１００からの操作処理を受け付けて、操作処理内容を表示部２０２に表示する。また対話操作処理部２０１は、作業者が指示入力部２０３を介して入力した指示情報を数値制御装置１００に送信する。

次に数値制御装置１００における動作を図１に示した各構成部に関連づけて説明する。

ＮＣ加工プログラム読み込み部１０１で読み込まれたＮＣ加工プログラム１０はＮＣ加工プログラム格納部１０２に格納され、ＮＣ指令データ生成部１０４では、ＮＣ加工プログラム格納部１０２に格納されたＮＣ加工プログラムからＮＣ指令データが生成され、生成されたＮＣ指令データがＮＣ指令データ格納部１０５に格納される。なおＮＣ指令データ生成部１０４では複数の駆動軸の各々に対応するＮＣ指令データが生成される。ＮＣ指令データ格納部１０５に格納されたＮＣ指令データは工作機械２００に送信され、ＮＣ指令データを受信した工作機械２００では、ＮＣ指令データに応じて駆動Ｘ軸２０４、駆動Ｙ軸２０５、駆動Ｚ軸２０６、駆動Ｂ軸２０７および駆動Ｃ軸２０８が駆動される。工作機械２００が複数の駆動軸の各々を駆動することにより、工具および被加工物の少なくとも一方の位置と姿勢が制御される。工作機械２００の動作中にＦＢ位置データ検出器２０９では、駆動Ｘ軸２０４、駆動Ｙ軸２０５、駆動Ｚ軸２０６、駆動Ｂ軸２０７および駆動Ｃ軸２０８の実位置データが検出され、検出された実位置データが数値制御装置１００に送信される。ＦＢ位置データ算出部１１０は、ＦＢ位置データ検出器２０９で検出された実位置データを取得してＦＢ位置データを算出し、算出したＦＢ位置データをＦＢ位置データ格納部１１１に格納する。

ＮＣ加工プログラム表示処理部１０３では、ＮＣ加工プログラム格納部１０２に格納されたＮＣ加工プログラムにより表示データが生成され、生成された表示データは工作機械２００に送られ、工作機械２００の表示部２０２に表示される。ＮＣ指令データ表示処理部１０６では、ＮＣ指令データ格納部１０５に格納されているＮＣ指令データにより表示データが生成され、生成された表示データは工作機械２００に送られ、工作機械２００の表示部２０２に表示される。ＦＢ位置データ表示処理部１１２では、分析結果を付加したＦＢ位置データをＦＢ位置データ格納部１１１から読み出して表示データが生成され、生成されたＦＢ位置データは工作機械２００に送られ、工作機械２００の表示部２０２に表示される。ＣＡＤデータ表示処理部１１６では、ＣＡＤデータ格納部１１５に格納されたＣＡＤデータを移動、回転、拡大および縮小した表示データを生成する。生成された表示データは工作機械２００に送られ、工作機械２００の表示部２０２において表示される。

図２は実施の形態１に係る数値制御装置の全体動作を説明するためのフローチャートである。図２に示すＳＴ１００１からＳＴ１００８までの処理は以下に示す３つのサブフローに区分される。
（１）ＮＣ指令データの生成および補正フロー（ＳＴ１００１，ＳＴ１００２，ＳＴ１００３）。
（２）ＦＢ位置データの生成および分析フロー（ＳＴ１００４，ＳＴ１００５）。
（３）ＮＣプログラム、ＮＣ指令データおよびＦＢ位置データの表示フロー（ＳＴ１００６，ＳＴ１００７，ＳＴ１００８）。

以下では上記の（１）から（３）までの処理フローを図１に示した機能ブロックに対応づけて説明する。

（ＮＣ指令データの生成および補正フロー）
ＮＣ加工プログラム読み込み部１０１は、ＮＣ加工プログラム１０を読み込み、ＮＣ加工プログラム格納部１０２に格納する（ＳＴ１００１）。ＮＣ指令データ生成部１０４は、ＮＣ加工プログラム格納部１０２に格納したＮＣ加工プログラムを解釈し、プログラム指令位置を算出する。またＮＣ指令データ生成部１０４は、算出したプログラム指令位置と工作機械２００の構成情報である機械構成とに基づいてＮＣ指令座標を生成し、各駆動軸の位置座標を指令するＮＣ指令データを生成する。ＮＣ指令データは工作機械２００の補間時間毎に生成され、生成されたＮＣ指令データはＮＣ指令データ格納部１０５に格納される（ＳＴ１００２）。ＮＣ指令データ補正部１０８はＮＣ指令データ格納部１０５に格納したＮＣ指令データを補正する（ＳＴ１００３）。補正されたＮＣ指令データはＮＣ指令データ格納部１０５に格納される。

（ＦＢ位置データの生成および分析フロー）
ＮＣ指令データ生成部１０４が生成したＮＣ指令データは工作機械２００に送られ、工作機械２００は、駆動Ｘ軸２０４、駆動Ｙ軸２０５、駆動Ｚ軸２０６、駆動Ｂ軸２０７および駆動Ｃ軸２０８を駆動する（ＳＴ１００４）。このときＦＢ位置データ算出部１１０は、ＦＢ位置データ検出器２０９が検出した駆動Ｘ軸２０４、駆動Ｙ軸２０５、駆動Ｚ軸２０６、駆動Ｂ軸２０７および駆動Ｃ軸２０８における実位置データに基づいてＦＢ位置データを算出し、算出したＦＢ位置データをＦＢ位置データ格納部１１１に格納する（ＳＴ１００５）。

（ＮＣプログラム、ＮＣ指令データおよびＦＢ位置データの表示フロー）
ＮＣ加工プログラム表示処理部１０３は、ＮＣ加工プログラム格納部１０２に格納したＮＣ加工プログラムを解釈し、プログラム経路を工作機械２００の表示部２０２に表示する（ＳＴ１００６）。ＮＣ指令データ表示処理部１０６は、ＮＣ指令データ格納部１０５に格納したＮＣ指令データを解釈し、ＮＣ指令データの位置座標を算出し、ＮＣ指令データによる経路であるＮＣ指令データ経路を工作機械２００の表示部２０２に表示する（ＳＴ１００７）。ＦＢ位置データ表示処理部１１２は、ＦＢ位置データ格納部１１１に格納したＦＢ位置データを解釈し、ＦＢ位置データの位置座標を算出し、ＦＢ位置データによる経路であるＦＢ位置データ経路を工作機械２００の表示部２０２に表示する（ＳＴ１００８）。

図３は図２のＳＴ１００３に示すＮＣ指令データを補正する処理のフローチャートである。ＮＣ指令データ補正部１０８は、ＮＣ指令データ格納部１０５に格納されているＮＣ指令データから、補正対象となるＮＣ指令データに隣接するＮＣ指令データを探索する（ＳＴ１１０１）。ＮＣ指令データの探索方法を具体例で説明する。ＮＣ指令データ格納部１０５には、ＮＣ指令データ生成部１０４で時系列的に異なるタイミングで生成された複数のＮＣ指令データが格納されている。ＮＣ指令データ補正部１０８は、これらのＮＣ指令データ格納部１０５に格納された複数のＮＣ指令データの中から、例えば時系列的に連続した３つＮＣ指令データを選択し、選択した各々のＮＣ指令データの機械座標値を比較し、値の異なる機械座標値を含む第１のＮＣ指令データを補正対象とする。また比較対象とした第１のＮＣ指令データ以外の第２のＮＣ指令データを、第１のＮＣ指令データに隣接するＮＣ指令データとする。第１のＮＣ指令データと第２のＮＣ指令データの具体例は後述する。なお上記の例ではＮＣ指令データ格納部１０５から選択されるＮＣ指令データの数を３つと仮定したが、選択されるＮＣ指令データの数は３つに限定されるものではなく、３つ以上でもよい。ＮＣ指令データ補正部１０８は、ＳＴ１１０１により取得した隣接するＮＣ指令データと補正対象のＮＣ指令データとを比較し、補正対象のＮＣ指令データの位置を補正する（ＳＴ１１０２）。またＮＣ指令データ補正部１０８は、ＳＴ１１０２で位置を補正したＮＣ指令データと隣接するＮＣ指令データとを比較し、補正対象のＮＣ指令データの速度を補正する（ＳＴ１１０３）。さらにＮＣ指令データ補正部１０８は、ＳＴ１１０３で位置を補正した隣接するＮＣ指令データをＮＣ指令データ格納部１０５に格納する（ＳＴ１１０４）。

図４は図３のＳＴ１１０２に示すＮＣ指令データの位置を補正する処理のフローチャートである。ＮＣ指令データ補正部１０８は、補正対象のＮＣ指令データの接線ベクトルを算出する（ＳＴ１２０１）。その際、補正対象となるＮＣ指令データのみではなく、補正対象のＮＣ指令データの前後数点の接線ベクトルも算出する。次にＮＣ指令データ補正部１０８は、ＳＴ１１０１で取得した隣接するＮＣ指令データの接線ベクトルを算出する（ＳＴ１２０２）。次にＮＣ指令データ補正部１０８は、ＳＴ１２０１で算出した補正対象のＮＣ指令データの接線ベクトルの連続性とＳＴ１２０２で算出した隣接するＮＣ指令データの接線ベクトルの連続性を比較し、補正対象のＮＣ指令データの接線ベクトルの連続性が異なるか否かが判定され、連続性が異なると判定したＮＣ指令データの位置を補正する（ＳＴ１２０３）。

図５は位置を補正する前の複数のＮＣ指令データを示す第１の図である。図５には、駆動軸の移動軌跡を示すＮＣ指令データが７つ示され、７つのＮＣ指令データの内、最も上側のＮＣ指令データは時系列的に最も古いタイミングで生成されたデータであり、最も下側のＮＣ指令データは時系列的に最も新しいタイミングで生成されたデータである。矢印はＮＣ指令データ補正部１０８で算出された接線ベクトルを表す。図５では各々のＮＣ指令データは、制御周期毎のＮＣ指令位置の集合体を意味する。図５では上から６つ目のＮＣ指令データａが補正対象とされ、前述した第１のＮＣ指令データに相当する。補正対象のＮＣ指令データａの前後４点の接線ベクトルの座標は（１，０，０）、（１，０，−１）、（１，０，１）となっている。これに対して補正対象のＮＣ指令データａに隣接するＮＣ指令データの接線ベクトルは（１，０，０）、（１，０，０）、（１，０，０）となっている。図５では、上から５つ目のＮＣ指令データと上から７つ目のＮＣ指令データが隣接するＮＣ指令データであり、これらのＮＣ指令データは前述した第２のＮＣ指令データに相当する。

ＮＣ指令データ補正部１０８は、例えば補正対象のＮＣ指令データａの接線ベクトルと隣接する２つのＮＣ指令データの接線ベクトルとの差分ベクトル量から、補正対象のＮＣ指令データａの接線ベクトルの連続性が、隣接する複数のＮＣ指令データの接線ベクトルの連続性と異なると判定される。またＮＣ指令データ補正部１０８は、補正対象のＮＣ指令データａの加加速度ベクトルの変化量が規定値より小さい場合、補正対象のＮＣ指令データａの接線ベクトルの連続性が、隣接するＮＣ指令データの接線ベクトルの連続性と同じであると判定し、補正対象のＮＣ指令データａの加加速度ベクトルの変化量が規定値より大きい場合、補正対象のＮＣ指令データａの接線ベクトルの連続性が、隣接するＮＣ指令データの接線ベクトルの連続性と異なると判定する。

図６は位置を補正した後の複数のＮＣ指令データを示す第１の図である。図６には図５と同様に７つのＮＣ指令データが示される。ＮＣ指令データ補正部１０８は、補正対象のＮＣ指令データａの位置を移動することにより、隣接するＮＣ指令データの接線ベクトルと同じになるように位置を補正し、補正対象のＮＣ指令データａの前後４点の接線ベクトルが（１，０，０）、（１，０，０）、（１，０，０）となるようにする。すなわちＮＣ指令データ補正部１０８は、補正対象のＮＣ指令データａの前の接線ベクトル（１，０，０）の方向にＮＣ指令データ軌跡を生成し、ＮＣ指令データが軌跡上に位置するように補正対象のＮＣ指令データａを移動する。さらにＮＣ指令データ補正部１０８は、ＮＣ補間距離が隣接するＮＣ指令データと同じになるように、ＮＣ指令データ軌跡に沿って、ＮＣ指令データを移動させる。

図７は位置を補正する前の複数のＮＣ指令データを示す第２の図である。図７には、駆動軸の移動軌跡を示すＮＣ指令データが６つ示され、６つのＮＣ指令データの内、最も上側のＮＣ指令データは時系列的に最も古いタイミングで生成されたデータであり、最も下側のＮＣ指令データは時系列的に最も新しいタイミングで生成されたデータである。矢印はＮＣ指令データ補正部１０８で算出された接線ベクトルを表す。図７では上から５つ目のＮＣ指令データａが補正対象とされ、前述した第１のＮＣ指令データに相当する。補正対象のＮＣ指令データａの前後４点の接線ベクトルの座標は（１，０，０）、（１，０，−１）、（１，０，−１）となっている。これに対して補正対象のＮＣ指令データａに隣接するＮＣ指令データの接線ベクトルは（１，０，０）、（１，０，−１）、（１，０，０）となっている。図７では、上から４つ目のＮＣ指令データと上から６つ目のＮＣ指令データが隣接するＮＣ指令データであり、これらのＮＣ指令データは前述した第２のＮＣ指令データに相当する。ＮＣ指令データ補正部１０８では、図５で説明した連続性の判定と同様に、補正対象のＮＣ指令データａの接線ベクトルの連続性が、隣接するＮＣ指令データの接線ベクトルの連続性と同じであるか否かを判定する。

図８は位置を補正した後の複数のＮＣ指令データを示す第２の図である。図８には図７と同様に６つのＮＣ指令データが示される。ＮＣ指令データ補正部１０８は、図６で説明した補正処理と同様に、補正対象のＮＣ指令データａの位置を移動することにより、隣接するＮＣ指令データの接線ベクトルと同じになるように位置を補正する。これにより補正対象のＮＣ指令データａの前の接線ベクトルが（１，０，０）の方向に移動する、またＮＣ指令データ補正部１０８は、ＮＣ指令データが軌跡上に位置するように補正対象のＮＣ指令データａを移動する。

図９は図３のＳＴ１１０３に示すＮＣ指令データの速度を補正する処理のフローチャートである。ＮＣ指令データ補正部１０８は、補正対象のＮＣ指令データａの速度を算出し（ＳＴ１３０１）、補正対象のＮＣ指令データａに隣接するＮＣ指令データの速度を算出し（ＳＴ１３０２）、補正対象のＮＣ指令データａの速度が隣接するＮＣ指令データの速度と異なるか否かを判定し、補正対象のＮＣ指令データａの速度が隣接するＮＣ指令データの速度と異なる場合にはＮＣ指令データの速度を補正する（ＳＴ１３０３）。

図１０は速度を補正する前の複数のＮＣ指令データを示す図である。図１０には、駆動軸の移動軌跡を示すＮＣ指令データが６つ示され、６つのＮＣ指令データの内、最も上側のＮＣ指令データは時系列的に最も古いタイミングで生成されたデータであり、最も下側のＮＣ指令データは時系列的に最も新しいタイミングで生成されたデータである。矢印はＮＣ指令データ補正部１０８で算出された接線ベクトルを表す。図１０では上から５つ目のＮＣ指令データａが補正対象とされ、前述した第１のＮＣ指令データに相当する。また上から４つ目のＮＣ指令データと上から６つ目のＮＣ指令データが隣接するＮＣ指令データであり、これらのＮＣ指令データは前述した第２のＮＣ指令データに相当する。補正対象のＮＣ指令データａの前後３点の速度は、前後の点との距離との相関性があるため、前後の点との距離から求めることができる。補正対象のＮＣ指令データａにおいて、符号Ａで示す接線ベクトルの距離は０．５であり、符号Ｂで示す接線ベクトル距離は０．５である。隣接するＮＣ指令データの接線ベクトルは、符号Ａ１で示す接線ベクトルの距離は０．２であり、符号Ｂ１で示す接線ベクトル距離は０．２である。ＮＣ指令データ補正部１０８は、補正対象のＮＣ指令データａの接線ベクトルの距離が隣接するＮＣ指令データａの接線ベクトルの距離と異なるか否かを判定する。

図１１は速度を補正した後の複数のＮＣ指令データを示す図である。図１１には図１０と同様に６つのＮＣ指令データが示される。ＮＣ指令データ補正部１０８は、補正対象のＮＣ指令データに対して、符号Ａで示す接線ベクトルの距離が０．２になるようにＮＣ指令データを追加する。同様に、ＮＣ指令データ補正部１０８は、符号Ｂで示す接線ベクトルの距離が０．２になるようにＮＣ指令データを追加する。ＮＣ指令データを追加方法としては、例えば補正対象のＮＣ指令データの前後のＮＣ指令データを直線で補間したＮＣ指令データ軌跡を生成し、軌跡上に沿ってＮＣ指令データを追加する方法が考えられる。

以上説明したように実施の形態１に係る数値制御装置１００は、作業者が選択した任意範囲のＮＣ加工プログラムを読み込んだ後、ＮＣ加工プログラムからＮＣ指令位置であるＮＣ指令データを生成し、生成されたＮＣ指令データを用いて、隣接するＮＣ指令データからＮＣ指令データの位置と速度を補正する。これによりリアルタイムでＮＣ指令データを補正することができ、ワークの加工残し、削り過ぎ、またはコーナ削り過ぎが抑制され、ワークの加工面に発生する加工痕の発生を低減することができる。

実施の形態２．
図１２は実施の形態２に係る数値制御装置と数値制御装置により制御される工作機械の構成を示す図である。実施の形態２の数値制御装置３００ではＮＣ加工プログラム１０に応じてＣＡＤデータの位置を調整するＣＡＤデータ位置調整部１１７を備え、またＮＣ指令データ補正部１０８の代わりにＮＣ指令データ補正部１０８ａを備える。

図１３は実施の形態１に係る数値制御装置の全体動作を説明するためのフローチャートである。図１２に示すＳＴ２００１からＳＴ２０１１までの処理は以下に示す４つのサブフローに区分される。
（１）ＣＡＤデータの読み込みと形状配置フロー（ＳＴ２００１，ＳＴ２００２，ＳＴ２００３）。
（２）ＮＣ指令データの生成および補正フロー（ＳＴ２００４，ＳＴ２００５）。
（３）ＦＢ位置データの生成および分析フロー（ＳＴ２００６，ＳＴ２００７）。
（４）ＣＡＤデータ、ＮＣプログラム、ＮＣ指令データおよびＦＢ位置データの表示フロー（ＳＴ２００８，ＳＴ２００９，ＳＴ２０１０，ＳＴ２０１１）。

以下では上記の（１）から（４）までの処理フローを図１２に示した機能ブロックに対応づけて説明する。

（ＣＡＤデータの読み込みと形状配置フロー）
ＮＣ加工プログラム読み込み部１０１はＮＣ加工プログラム１０を読み込み、ＮＣ加工プログラム格納部１０２に格納する（ＳＴ２００１）。ＣＡＤデータ読み込み部１１４はＣＡＤデータ２０を読み込み、ＣＡＤデータ格納部１１５に格納する（ＳＴ２００２）。ＣＡＤデータ位置調整部１１７は、ＣＡＤデータ格納部１１５に格納したＣＡＤデータ２０を、ＮＣ加工プログラム格納部１０２に格納したＮＣ加工プログラムと合わせた位置に配置する（ＳＴ２００３）。ＣＡＤデータ２０をＮＣ加工プログラムと合わせた位置に配置する方法の一例としては、例えばＮＣ加工プログラムのプログラム座標系とＣＡＤデータに定義している座標系とを一致させる方法が考えられる。また他の例としては、ＮＣ加工プログラムの旋削軸と、ＣＡＤデータの円柱または円錐といった回転面形状の軸とを一致させ、ＮＣ加工プログラムの座標原点に合わせてＣＡＤデータをＮＣ加工プログラムの旋削軸に沿って平行移動させる方法が考えられる。

（ＮＣ指令データの生成および補正フロー）
ＮＣ指令データ生成部１０４は、ＮＣ加工プログラム格納部１０２に格納したＮＣ加工プログラムを解釈し、プログラム指令位置を算出する。また、ＮＣ指令データ生成部１０４は、算出したプログラム指令位置および工作機械２００の構成情報である機械構成に基づいてＮＣ指令座標を生成し、機械構成に基づいて各駆動軸の位置座標を指令するＮＣ指令データを生成する。ＮＣ指令データは工作機械２００の補間時間毎に生成され、生成されたＮＣ指令データはＮＣ指令データ格納部１０５に格納される（ＳＴ２００４）。ＮＣ指令データ補正部１０８ａはＮＣ指令データ格納部１０５に格納したＮＣ指令データを補正する（ＳＴ２００５）。補正されたＮＣ指令データはＮＣ指令データ格納部１０５に格納される。

（ＦＢ位置データの生成および分析フロー）
ＮＣ指令データ生成部１０４が生成したＮＣ指令データは工作機械２００に送られ、工作機械２００は、駆動Ｘ軸２０４、駆動Ｙ軸２０５、駆動Ｚ軸２０６、駆動Ｂ軸２０７および駆動Ｃ軸２０８を駆動する（ＳＴ２００６）。このときＦＢ位置データ算出部１１０は、ＦＢ位置データ検出器２０９が検出した駆動Ｘ軸２０４、駆動Ｙ軸２０５、駆動Ｚ軸２０６、駆動Ｂ軸２０７および駆動Ｃ軸２０８における実位置データに基づいてＦＢ位置データを算出し、算出したＦＢ位置データをＦＢ位置データ格納部１１１に格納する（ＳＴ２００７）。

（ＣＡＤデータ、ＮＣプログラム、ＮＣ指令データおよびＦＢ位置データの表示フロー）
ＮＣ加工プログラム表示処理部１０３は、ＮＣ加工プログラム格納部１０２に格納したＮＣ加工プログラムを解釈し、プログラム経路を工作機械２００の表示部２０２に表示する（ＳＴ２００８）。ＮＣ指令データ表示処理部１０６は、ＮＣ指令データ格納部１０５に格納されたＮＣ指令データを解釈し、ＮＣ指令データの位置座標を算出し、ＮＣ指令データによる経路であるＮＣ指令データ経路を工作機械２００の表示部２０２に表示する（ＳＴ２００９）。ＦＢ位置データ表示処理部１１２は、ＦＢ位置データ格納部１１１に格納したＦＢ位置データを解釈し、ＦＢ位置データの位置座標を算出し、ＦＢ位置データによる経路であるＦＢ位置データ経路を工作機械２００の表示部２０２に表示する（ＳＴ２０１０）。ＣＡＤデータ表示処理部１１６は、ＣＡＤデータ格納部１１５に格納したＣＡＤデータを工作機械２００の表示部２０２に表示する（ＳＴ２０１１）。

図１４は図１３のＳＴ２００５に示すＮＣ指令データを補正する処理のフローチャートである。ＮＣ指令データ補正部１０８ａは、補正対象のＮＣ指令データとＳＴ２００１〜ＳＴ２００３により読み込み配置したＣＡＤデータとが最も接近する距離を算出する（ＳＴ２１０１）。ワークを削り込む際、補正対象のＮＣ指令データの座標値がＣＡＤデータの形状内部に存在するとき、最も接近する距離が負値となるようにする。補正対象のＮＣ指令データの座標値から、ＣＡＤデータを構成する頂点、辺、面との距離を算出し、最少となる値が最も接近する距離の算出方法の一例である。ＮＣ指令データ補正部１０８ａは、ＳＴ２１０１で算出した最も接近する距離を基に、ＮＣ指令データの位置を補正する（ＳＴ２１０２）。ＮＣ指令データとＣＡＤデータとの最も接近する距離が規定値になるように、ＣＡＤデータとＮＣ指令データとが最も接近する点の法線ベクトルに沿って、ＮＣ指令データの位置を移動させるのが、ＮＣ指令データの位置を補正する一例である。ＮＣ指令データ補正部１０８ａは、ＳＴ２１０１で算出したＣＡＤデータのエッジを基に、ＮＣ指令データを直線で補間したＮＣ指令軌跡を補正する。（ＳＴ２１０３）。ＮＣ指令データを直線で補間したＮＣ指令軌跡とＣＡＤデータとが最も接近する距離を算出する。算出した距離が規定値値未満の場合、ＮＣ指令軌跡が規定値値となるようにＮＣ指令軌跡を生成し直す。ＣＡＤデータを基に規定値のオフセット曲線を求めることにより、ＮＣ指令軌跡を生成し直せばよい。ＮＣ指令データ補正部１０８ａは、ＳＴ２１０３で補正した工具軌跡上に沿って、ＮＣ指令データを再生成する（ＳＴ２１０４）。再生成する際、工具軌跡の接線ベクトルの変化量に応じて、加工速度が適正となるように補間距離を調整し、ＮＣ指令データを工具軌跡上にサンプリングすればよい。

図１５はＣＡＤデータにより表示されるワークの外観と、位置を補正する前のＮＣ指令データにより駆動する駆動軸の移動軌跡を示す図である。図１６はＣＡＤデータにより表示されるワークの外観と、位置を補正した後のＮＣ指令データにより駆動する駆動軸の移動軌跡を示す図である。図１６には図１５に示すＮＣ指令データａ，ｂ，ｃの各々をＳＴ２０１２の処理で補正した軌跡が示される。図１７は図１６に示す移動軌跡の一部区間を直線補間した後の移動軌跡を示す図であり、図１７にはワークの角部に位置するＮＣ指令データｄをＳＴ２０１３の処理で補正する前の軌跡が示される。図１８は図１７に示す移動軌跡の一部区間の速度を補間した後の軌跡を示す図であり、図１８にはＮＣ指令データｄをＳＴ２０１３の処理で補正した後の軌跡が示される。

図１９は図１３のＳＴ２００９に示す色属性を付加したＮＣ指令データを表示する処理のフローチャートである。図２０はＣＡＤデータにより表示されるワークの外観と、色属性を付加したＮＣ指令データにより駆動する駆動軸の移動軌跡を示す図である。ＮＣ指令データ分析部１０７は、ＮＣ指令データ格納部１０５に格納されたＮＣ指令データとＣＡＤデータ格納部１１５に格納されたＣＡＤデータとが最も近づく距離をそれぞれ求める。ＮＣ指令データとＣＡＤデータとが最も近づく距離は、ＮＣ指令データの座標値とＣＡＤ形状との幾何計算により算出することができる。また、ＮＣ指令データがＣＡＤ形状内にある場合は、最も近づく距離を負値とし、ＮＣ指令データがＣＡＤ形状外にある場合は、最も近づく距離を正値とする（ＳＴ２２０１）。ＮＣ指令データ分析部１０７は、ＳＴ２２０１で算出した距離に応じてＮＣ指令データ格納部１０５に格納されたＮＣ指令データに色属性を付加する（ＳＴ２２０２）。例えば規定値より大きいＮＣ指令データには黄色属性であるＲＧＢ（１，１，０）を付加する。規定値より小さいＮＣ指令データには赤色属性であるＲＧＢ（１，０，０）を付加する。ＮＣ指令データ分析部１０７は、ＳＴ２２０２で色属性を付加されたＮＣ指令データを、付加された色属性に応じて表示データを生成し、生成された表示データは工作機械２００に送られ、工作機械２００の表示部２０２において表示される（ＳＴ２２０３）。

図２０には色属性を付加したＮＣ指令データをＣＡＤデータともに表示した一例が示される。図２０に示すように工作機械２００の表示部２０２には各々色が異なるＮＣ指令データａ，ｂ，ｃが表示される。

図２１は図１３のＳＴ２０１０に示すＦＢ位置データを表示する処理のフローチャートである。ＦＢ位置データ分析部１１３は、ＦＢ位置データデータ格納部１１１に格納されたＦＢ位置データと、ＣＡＤデータ格納部１１５に格納されたＣＡＤデータとが最も近づく距離をそれぞれ求める。ＦＢ位置データとＣＡＤデータとの最も近づく距離は、ＦＢ位置データの座標値とＣＡＤ形状との幾何計算により算出することができる。また、ＦＢ位置データがＣＡＤ形状内にある場合は、最も近づく距離を負値とし、ＦＢ位置データがＣＡＤ形状外にある場合は、最も近づく距離を正値とする（ＳＴ２３０１）。ＦＢ位置データ分析部１１３は、ＳＴ２３０１で算出した距離に応じてＦＢ位置データ格納部１１１に格納されたＦＢ位置データに色属性を付加する（ＳＴ２３０２）。例えば、規定値より大きい場合は黄色属性であるＲＧＢ（１，１，０）を付加し、規定値より小さい場合は赤色属性であるＲＧＢ（１，０，０）を付加する。ＦＢ位置データ分析部１１３は、ＳＴ２３０２で色属性が付加されたＦＢ位置データに基づいて、付加された色属性に応じて表示データを生成し、生成された表示データは工作機械２００に送られ、工作機械２００の表示部２０２において表示される（ＳＴ２３０３）。

図２２は実施の形態２の数値制御装置においてＮＣ加工プログラムを工作機械の表示部の編集画面に表示させる処理のフローチャートである。ＮＣ加工プログラム表示処理部１０３は、ＮＣ加工プログラムの関連属性を付加した表示データを生成し、生成された表示データは工作機械２００に送られ、工作機械２００の表示部２０２において表示される（ＳＴ３００１）。ＮＣ加工プログラムの関連属性の一例としては、プログラム番号、シーケンス番号、またはブロック番号である。ＮＣ加工プログラム表示処理部１０３は、作業者が指示入力部２０３により、表示部２０２に表示されるＮＣ加工プログラムを選択した箇所の表示データに選択中属性を付加する（ＳＴ３００２）。ＮＣ加工プログラム表示処理部１０３は、選択中属性を付加されたＮＣ加工プログラム表示データに対応するＮＣ加工プログラムの各ブロックを、ＳＴ３００１で付加したＮＣ加工プログラムの関連属性を基に探索する（ＳＴ３００３）。ＮＣ加工プログラム表示処理部１０３は、選択中属性を付加されたＮＣ加工プログラム表示データに対応するＮＣ加工プログラムの各ブロックに選択中属性を付加する。このＮＣ加工プログラムは工作機械２００の表示部２０２において編集画面に表示される（ＳＴ３００４）。選択中のＮＣ加工プログラムの各ブロックを色分け表示するのが一例である。また、選択中のＮＣ加工プログラムの各ブロックのみを表示するのが一例である。ＮＣ加工データまたはＦＢ位置データに対しても、同様に対応するＮＣ加工プログラムとの関連属性を付加し、選択中のＮＣ加工データまたはＦＢ位置データに対応するＮＣ加工プログラムブロックを表示する構成でもよい。

以上に説明したように実施の形態２の数値制御装置３００は、ＮＣ指令データ補正部１０８ａがＣＡＤデータを基にＮＣ指令データの位置と速度を補正する。実施の形態１と同様に、これによりリアルタイムでＮＣ指令データを補正することができ、ワークの加工残し、削り過ぎ、またはコーナ削り過ぎが抑制され、ワークの加工面に発生する加工痕の発生を低減することができる。

また実施の形態２に係る数値制御装置３００によれば、第１の色属性付与部として機能するＮＣ指令データ分析部１０７が、ＮＣ指令データとＣＡＤデータが最も近づく距離を算出し、算出した距離に応じた色属性をＮＣ指令データに付加して工作機械２００の表示部２０２に表示させるようにしたので、作業者は、加工残しまたは削り過ぎが発生する虞があるＮＣ指令データの箇所を容易に把握することができる。

また実施の形態２に係る数値制御装置３００によれば、第２の色属性付与部として機能するＦＢ位置データ分析部１１３が、ＦＢ位置データとＣＡＤデータが最も近づく距離を算出し、算出した距離に応じた色属性をＦＢ位置データに付加するようにしたので、作業者は、加工残しまたは削り過ぎが発生する虞があるＦＢ位置データの箇所を容易に把握することができる。

また実施の形態２に係る数値制御装置３００によれば、ＮＣ加工プログラムの表示データの選択状態に応じてＮＣ加工プログラムのＥＩＡブロックに選択中属性を付加するようにしたので、作業者は、選択中のＮＣ加工プログラムの選択箇所を容易にすることができる。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１０ＮＣ加工プログラム、２０ＣＡＤデータ、１００数値制御装置、１０１ＮＣ加工プログラム読み込み部、１０２ＮＣ加工プログラム格納部、１０３ＮＣ加工プログラム表示処理部、１０４ＮＣ指令データ生成部、１０５ＮＣ指令データ格納部、１０６ＮＣ指令データ表示処理部、１０７ＮＣ指令データ分析部、１０８，１０８ａＮＣ指令データ補正部、１１０ＦＢ位置データ算出部、１１１ＦＢ位置データ格納部、１１２ＦＢ位置データ表示処理部、１１３ＦＢ位置データ分析部、１１４ＣＡＤデータ読み込み部、１１５ＣＡＤデータ格納部、１１６ＣＡＤデータ表示処理部、２００工作機械、２０１対話操作処理部、２０２表示部、２０３指示入力部、２０４駆動Ｘ軸、２０５駆動Ｙ軸、２０６駆動Ｚ軸、２０７駆動Ｂ軸、２０８駆動Ｃ軸、２０９ＦＢ位置データ検出器、３００数値制御装置。

Claims

数値制御加工プログラムに従って工作機械の複数の駆動軸を数値制御する数値制御装置であって、
前記数値制御加工プログラムと前記工作機械の構成情報とに基づいて、複数の前記駆動軸の各々の制御周期毎に複数の前記駆動軸の各々の機械座標値を計算して、複数の前記駆動軸の各々の移動軌跡を示す数値制御指令データを生成する数値制御指令データ生成部と、
前記数値制御指令データ生成部で補間時間毎に生成された複数の前記数値制御指令データを格納する数値制御指令データ格納部と、
前記数値制御指令データ格納部に格納された時系列的に隣接する３つの前記数値制御指令データの各々に含まれる複数の全ての前記機械座標値を比較して、時系列的に隣接する３つの前記数値制御指令データの内、値の異なる前記機械座標値を含む１つの第１の数値制御指令データの速度または加速度を補正対象として、前記第１の数値制御指令データの機械座標値を、比較対象とした第１の数値制御指令データ以外の２つの第２の数値制御指令データの機械座標値に近づける補正を行う数値制御指令データ補正部と、
を備え、
２つの前記第２の数値制御指令データに含まれる複数の全ての機械座標値は同じ値であることを特徴とする数値制御装置。
前記数値制御加工プログラムに応じてコンピュータ支援設計データの位置を調整するコンピュータ支援設計データ位置調整部と、
前記数値制御指令データ補正部で補正された後の数値制御指令データ格納部に格納された数値制御指令データと、前記コンピュータ支援設計データ位置調整部で位置の調整が行われたコンピュータ支援設計データとが最も接近する距離を算出し、算出した距離に応じた色属性を前記数値制御指令データに付加して前記工作機械の表示部に表示させる第１の色属性付与部と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置。
前記工作機械に設けられる複数の前記駆動軸から出力されたフィードバック位置データと、前記コンピュータ支援設計データ位置調整部で位置の調整が行われたコンピュータ支援設計データとが最も接近する距離を算出し、算出した距離に応じた色属性を前記フィードバック位置データに付加して前記工作機械の表示部に表示させる第２の色属性付与部と、
を備えたことを特徴とする請求項２に記載の数値制御装置。