JP6423811B2 - 加工情報に応じて加工条件を変更可能な数値制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、数値制御装置に関し、特に加工情報に応じて加工条件を変更可能な数値制御装置に関する。

加工プログラムには工具の終点位置や速度が指令されており、その経路に基づき加工が行われる。一般的な加工プログラムでは、各ブロックでの指令において工具を移動させる目的や状況、ＣＡＭなどによる当該ブロックを含むプログラム作成時の設定などのような工具経路の特徴に係る付加的な情報は示されていない。

加工プログラムの各ブロックでの指令において工具移動を詳細に指令する従来技術として、例えば特許文献１には、１ブロック内に、加減速開始位置と、該加減速開始位置で開始される加減速制御の時定数と、その加減速による目標速度とが複数含まれている指令プログラムを使い、加減速制御を行う技術が開示されている。
また、特許文献２には、加減速時定数を変更する指令を付加することで、精度が必要な箇所は減速するなど、所望の箇所に適した加減速設定で加工を可能としている。

特許第３６４７０４３号公報 特開２００９−０７６０１８号公報

図５に例示する加工プログラムでは、Ｎ１〜Ｎ１０は一様に座標値が指令されているが、Ｎ１〜Ｎ１０のブロックごとに工具の移動目的や移動状況などに特徴がある。例えば、点線の経路はエアカット部であり、Ｎ１は工具がワークに接近するアプローチ部、Ｎ７〜Ｎ９はピックフィード部という具合である。このような工具の移動目的や移動状況などの工具経路の特徴に応じて、加工速度など数値制御の設定を細かく調整したいという課題があるが、一般的な加工プログラムではどこで設定を変更すればよいかをプログラムだけでは判断できない。また、同じ工具経路の特徴を持つ箇所をまとめて調整するなどもできない。
このような課題に対して、特許文献１〜２に係る技術では、それぞれのブロックで工具の移動をある程度詳細に指令することはできるものの、その指令は直接的かつ具体的なものに限られており、工具を移動させる目的や状況といった抽象的な工具経路の特徴に係る情報を示すものではないため、これら従来技術を導入したとしても、やはり工具の移動目的や移動状況などの工具経路の特徴に合わせて加工プログラムのどこで設定を変更すればよいかを判断することができず、また、同じ工具経路の特徴を持つ箇所をまとめて調整するなどもできない。

そこで本発明の目的は、工具の移動をその特徴に応じて細かく制御することを可能とする数値制御装置を提供することである。

本願の請求項１に係る発明は、工具の移動を指令する指令ブロックを含むプログラムに基づいて前記工具を備えた機械を制御する数値制御装置において、前記指令ブロックを読み出すと共に、加工プログラムの一連のブロックのそれぞれに対して個別に指定可能な当該指令ブロックにより指令される工具経路の特徴を示す情報である加工情報を取得する指令解析部と、前記加工情報に関連付けて前記工具の移動に係る条件である加工条件を記憶する加工条件記憶部と、前記指令ブロックと共に取得された前記加工情報を判定する加工情報判定部と、前記加工情報判定部が判定した加工情報と、前記加工条件記憶部に記憶された加工条件とに基づいて、当該指令ブロックにより指令される前記工具の移動における加工条件を変更する加工条件変更部と、を備えたことを特徴とする数値制御装置である。

本願の請求項２に係る発明は、前記加工条件記憶部に記憶されている加工条件を設定するための加工条件設定部をさらに備える、ことを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置である。

本願の請求項３に係る発明は、前記工具経路の特徴は、前記指令ブロックにより指令される前記工具の移動がピックフィードを目的としていること、前記指令ブロックにより指令される前記工具の移動がアプローチを目的としていること、前記指令ブロックにより指令される前記工具の移動がリトラクトを目的としていること、前記指令ブロックにより指令される前記工具の移動がエアカットの状況であること、前記指令ブロックにより指令される前記工具の移動がコーナ部での加工移動であること、前記指令ブロックにより指令される前記工具の移動がワークの最終形状の加工移動であること、前記指令ブロックにより指令される前記工具の移動が曲面と平面の境界部での移動であること、のいずれかである、ことを特徴とする請求項１または２に記載の数値制御装置である。

本願の請求項４に係る発明は、前記加工条件は、切削・早送り条件、オーバライド条件、加減速パラメータ条件、スムージングのオン・オフ条件、スムージングのトレランス条件、工具の補正機能条件、終点位置の変更・補正条件、寿命カウンタのオン・オフ条件、主軸回転数、送り速度の少なくともいずれかを含む、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の数値制御装置である。

本願の請求項５に係る発明は、前記加工情報は、前記プログラム中にシンボルとして直接記述される、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の数値制御装置である。

本発明により、加工の特徴に応じて細かく制御できるので、高速、高精度、高品位な加工に寄与できる。また、特徴ごとに設定を調整可能なので、各ブロックにより指令される工具の移動を柔軟かつ簡単に調整することが可能となり、ＣＡＭへの後戻り工程も無くすことが期待できる。

本発明の加工情報に応じた加工条件の変更方法について説明する図である。 本発明の一実施形態による数値制御装置の機能ブロック図である。 本発明の加工条件記憶部２２に記憶される加工条件の例を示す図である。 図１の数値制御装置１で加工条件を一括して変更する例を示す図である。 従来技術による加工プログラムの例を示す図である。

以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
本発明の数値制御装置は、加工プログラムと共に取得される複数の加工情報に応じて、加工条件を変更することを可能とする。本発明で導入される加工情報とは、既存のＧコードやＭコードではなく、その工具経路を検討する過程において自明な情報かつ工具経路を加工プログラムに変換する際に既存の加工プログラムでは失われていた情報であり、加工プログラムに含まれる各ブロックでの工具の移動指令の目的や状況を示す情報や、当該加工プログラム作成時におけるＣＡＭの設定情報などの、工具経路の特徴を表す情報を含む。
図１は、図５に例示した加工プログラムに加工情報を含めて記述した例を示している。図１に示す加工プログラムでは、Ｎ１ブロックに付加された加工情報Ａｐｐは、当該ブロックがワークに工具が接近するアプローチ部であることを示しており、Ｎ３ブロックに付加された加工情報Ｒｅｔは、当該ブロックがワークから工具が離れるリトラクト部であることを示している。また、上記したように加工情報をワンショット指令としてプログラム中に記載する以外にも、Ｎ２ブロックとＮ３ブロックの間、Ｎ５ブロックとＮ６ブロックの間、Ｎ６ブロックとＮ７ブロックの間、Ｎ９ブロックとＮ１０ブロックの間に記載されるように、加工情報を開始指令Ｓ, 終了指令Ｅとしたモーダル指令として記載することも可能である。モーダル指令では、開始指令から終了指令までの間に記載された各ブロックに加工情報が付加される。そして、各ブロックにおける工具の移動が行われる時には、それぞれのブロックに付加された加工情報に基づいて加工条件が変更される。

図２は、本発明の一実施形態による数値制御装置の概略的な機能ブロック図である。本実施形態の数値制御装置１は、加工情報判定部１３と加工条件変更部１４を含む指令解析部１０と、補間処理部１１と、サーボ制御部１２と、加工条件設定部１５とを備える。
指令解析部１０は、図示しないメモリに記憶された加工プログラム２０に含まれるブロックを順次読み出して該ブロックに基づく指令を解析し、制御対象となる機械が備える各軸を駆動するサーボモータ２を制御するための移動データを生成して補間処理部１１へと出力する。指令解析部１０が生成する移動データは、指令解析部１０が読み出すブロックと共に取得される加工情報に基づいて後述する加工情報判定部１３及び加工条件変更部１４により変更された加工条件に従って生成される。

補間処理部１１は、指令解析部１０が出力した移動データに基づいて、移動データによる指令経路上の補間周期毎の点として補間データを生成すると共に、生成した補間データに対する補間周期毎の各軸の速度の調整（加減速処理）を行う。そして、補間周期毎に調整後の補間データを補間周期毎の工具の位置（移動量）を指令する位置指令としてサーボ制御部１２へと出力する。そして、サーボ制御部１２は、補間処理部１１から出力された補間データに基づいて制御対象となる機械が備える各軸を駆動するサーボモータ２を制御する。

加工情報判定部１３は、指令解析部１０が図示しないメモリに記憶された加工プログラム２０に含まれるブロックを読み出す際に一緒に取得される加工情報２１を解析して当該加工情報２１によりそれぞれのブロックの工具経路の特徴を判定し、判定した工具経路の特徴を加工条件変更部１４へと出力する。加工情報２１は、上記したように加工プログラム２０の中にワンショット指令またはモーダル指令として記載されるようにしても良く、また、各ブロックに対応付ける情報を含む別データとしてメモリ上で管理されるようにしても良い。また、加工プログラム２０に含まれる各ブロックの実行中に、別途信号などにより外部から当該ブロックの加工情報を指令できるように構成しても良い。
加工情報判定部１３が加工情報２１により判定する各ブロックの工具経路の特徴を示す情報としては、例えば、当該ブロックが指令する工具の移動が、ピックフィード（切り込み間隔分だけ工具を送る）を目的としていることを示す情報、アプローチ（ワークへの工具の接近）を目的としていることを示す情報、リトラクト（ワークからの工具の離脱）を目的としていることを示す情報、エアカット（工具による空切削）の状況であることを示す情報、コーナ部での加工移動をしていることを示す情報、ワークの最終形状の加工移動をしていることを示す情報、曲面と平面の境界部で移動をしていることを示す情報や、当該ブロックを含む加工プログラム作成時にＣＡＭに設定された所定のワークの加工精度、トレランス、工具の形状または工具の種類を示す情報、などといったものが挙げられるが、これに限られるものではなく、制御対象とする機械や加工の特徴に合わせて工具経路の特徴を適宜定めるようにしても良い。

加工条件変更部１４は、加工情報判定部１３が判定した各ブロックの加工情報が示す工具経路の特徴に基づいて加工条件記憶部２２を参照し、当該ブロックを実行する際の加工条件を決定する。図３は、加工条件記憶部２２に記憶される加工条件の例を示す図である。加工条件記憶部２２には、加工情報が示す各工具経路の特徴における制御モードに対応付けて加工条件が設定されている。図３の例では、理解を容易にするために加工条件の項目を、切削・早送り条件、オーバライド条件、スムージングのオン・オフ条件、寿命カウンタのオン・オフ条件の４つに限定して示しており、例えば工具経路の特徴がアプローチである場合の加工条件は、切削・早送り条件は「切削」、スムージングのオン・オフ条件は「オン」、寿命カウンタのオン・オフ条件は「オフ」に設定されており、オーバライド条件に変更は設定されていない。加工条件記憶部２２に記憶される加工条件の例としては、上記以外にも加減速パラメータ条件、スムージングのトレランス条件、工具の補正機能条件、終点位置の変更・補正条件、主軸回転数、送り速度などが挙げられるが、これに限られるものではなく、制御対象とする機械や加工の特徴に合わせて加工条件を適宜定めるようにしても良い。

このように、加工情報判定部１３、加工条件変更部１４の動作により、加工情報２１が指令されると自動的に加工条件の制御モードが切替り、各制御モードごとに保存されている加工条件が適用され、制御モードが終了すると加工プログラム２０や数値制御装置１などで設定されている加工条件に戻る。また、図３の工具経路の特徴がアプローチである場合のオーバライド条件などのように、加工条件が設定されていない項目については元の加工条件をそのまま利用する。

加工情報判定部１３によりブロックに対して２つ以上の異なる工具経路の特徴が重複して判定された場合には、加工条件変更部１４は、加工プログラム２０内での加工情報２１の指令の関係に基づいて優先順位を定めた上で適用する加工条件を決定しても良い。例えば、図１の加工プログラムにおいて、Ｎ３ブロックはモーダル指令で指令された加工情報であるエアカットに基づいて決定される加工条件よりも、ワンショット指令で指令された加工情報であるリトラクトに基づいて決定される加工条件を優先して適用するようにしてもよい。また、モーダル指令により指令された異なる工具経路の特徴が重複している場合には、後で指令された加工条件に基づいて決定される加工条件を優先して適用するようにしても良い。
また、加工情報判定部１３によりブロックに対して２つ以上の異なる工具経路の特徴が重複して判定された場合の加工条件変更部１４の別の動作例としては、数値制御装置１の設定により優先するべき工具経路の特徴を指定できるようにしても良い。例えば、数値制御装置１に対して、制御モードの優先順位を、１．アプローチ、２．リトラクト、３．ピックフィード、４．エアカット、…、と設定している場合、図１の加工プログラムのＮ７〜Ｎ９ブロックでは、工具経路の特徴ピックフィードに基づいて決定される加工条件が優先される。
なお、異なる工具経路の特徴が重複する場合において、優先された工具経路の特徴において設定されていない加工条件については、優先順位の低い条件の設定を利用するようにしても良い。

加工条件設定部１５は、オペレータからの入力などを受け付けて加工条件記憶部２２に記憶される加工条件を設定乃至変更する。図４は、加工条件設定部１５によりオペレータがピックフィードの加工条件を変更する例を示している。図４に示すように、加工プログラム中にこのように、加工プログラム２０の中で複数のブロックに対して同じ加工情報２１が設定されている場合には、オペレータは加工条件設定部１５を介して加工条件記憶部２２に記憶されている加工条件を変更することで、当該加工情報が設定されているブロックにおける加工条件を一括で変更することができるようになる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述した実施の形態の例にのみ限定されるものでなく、適宜の変更を加えることにより様々な態様で実施することができる。

例えば、２つ以上存在する同じ加工情報を区別できるようにしても良い。加工情報が当該工具移動箇所を同じアプローチ部であることを示していても、Ｘ軸から接近する場合とＺ軸から接近する場合とでは異なる加工条件を設定したい場合などに、加工プログラム作成時に加工情報に対して識別用の番号を割振り（例えばＡｐｐ１，Ａｐｐ２）、その番号に応じて異なる加工条件を適用できるようにしてもよい。この場合、加工条件記憶部２２に、各アプローチに応じた加工条件を設定しておくようにする。

１ 数値制御装置
２ サーボモータ
１０ 指令解析部
１１ 補間処理部
１２ サーボ制御部
１３ 加工情報判定部
１４ 加工条件変更部
１５ 加工条件設定部
２０ 加工プログラム
２１ 加工情報
２２ 加工条件記憶部

Claims (5)

1. 工具の移動を指令する指令ブロックを含むプログラムに基づいて前記工具を備えた機械を制御する数値制御装置において、
   前記指令ブロックを読み出すと共に、加工プログラムの一連のブロックのそれぞれに対して個別に指定可能な当該指令ブロックにより指令される工具経路の特徴を示す情報である加工情報を取得する指令解析部と、
   前記加工情報に関連付けて前記工具の移動に係る条件である加工条件を記憶する加工条件記憶部と、
   前記指令ブロックと共に取得された前記加工情報を判定する加工情報判定部と、
   前記加工情報判定部が判定した加工情報と、前記加工条件記憶部に記憶された加工条件とに基づいて、当該指令ブロックにより指令される前記工具の移動における加工条件を変更する加工条件変更部と、
   を備えたことを特徴とする数値制御装置。
2. 前記加工条件記憶部に記憶されている加工条件を設定するための加工条件設定部をさらに備える、
   ことを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置。
3. 前記工具経路の特徴は、前記指令ブロックにより指令される前記工具の移動がピックフィードを目的としていること、前記指令ブロックにより指令される前記工具の移動がアプローチを目的としていること、前記指令ブロックにより指令される前記工具の移動がリトラクトを目的としていること、前記指令ブロックにより指令される前記工具の移動がエアカットの状況であること、前記指令ブロックにより指令される前記工具の移動がコーナ部での加工移動であること、前記指令ブロックにより指令される前記工具の移動がワークの最終形状の加工移動であること、前記指令ブロックにより指令される前記工具の移動が曲面と平面の境界部での移動であること、のいずれかである、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の数値制御装置。
4. 前記加工条件は、切削・早送り条件、オーバライド条件、加減速パラメータ条件、スムージングのオン・オフ条件、スムージングのトレランス条件、工具の補正機能条件、終点位置の変更・補正条件、寿命カウンタのオン・オフ条件、主軸回転数、送り速度の少なくともいずれかを含む、
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の数値制御装置。
5. 前記加工情報は、前記プログラム中にシンボルとして直接記述される、
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の数値制御装置。