JP6684549B2 - 工作機械の数値制御装置、工作機械、工作機械の制御方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、工作機械の数値制御装置、当該数値制御装置を備える工作機械、工作機械の制御方法及びプログラムに関する。

従来のＮＣプログラム（数値制御プログラム）に基づいて数値制御された工作機械は、全体の稼働時間の３割〜５割が工具の移動及び工具を交換する時間に費やされている。そこで、近年の工作機械においては、エンジン部品、ダイカスト部品及び金型等の部品を加工する上で、工具を移動する時間等を短くして加工時間を短縮し、生産性を向上させることが求められている。

このような背景から、例えば特許文献１では、工具の移動を直線移動によって行うのではなく、曲線移動又は円弧移動とする方法が開示されている。これにより、工具の動作が連続的且つ滑らかになるので、加工時間が短縮されるものとしている。

特開２０００−８９８１４号公報

特許文献１に記載の発明のように、工具の移動方法を改良することで加工時間の短縮化を図ることもできるが、工具の移動を直線移動から曲線移動に変更するには、ＮＣプログラムを工作機械の性能に対応させて組み直す必要があり、結果的に生産性が低くなることがあった。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、従来のＮＣプログラムを用いても生産性の向上が可能な工作機械の数値制御装置、工作機械、工作機械の制御方法及びプログラムを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る工作機械の数値制御装置は、工具を有する工作機械本体の動作を制御する工作機械の数値制御装置であって、
ワークの形状に基づき設定された制御点データを含むＮＣプログラムから、
前記工具の前記ワークからの退避動作を前記工作機械本体に指令し、前記退避動作の起点の前記ワークからの高さ座標である第１の座標情報を含む第１の制御点データと、
前記工具の送り動作を前記工作機械本体に指令し、前記退避動作の終点の前記ワークからの高さ座標であって、前記第１の座標情報とは異なり前記工具が前記ワークによる干渉をうけない第２の座標情報を含む第２の制御点データと、
前記工具の前記ワークへの寄り付き動作を前記工作機械本体に指令し、前記送り動作の終点の前記ワークからの高さ座標であって、前記工具が前記ワークによる干渉をうけない第３の座標情報を含む第３の制御点データと、
前記工具の前記寄り付き動作の終点の前記ワークからの高さ座標であり、前記第３の座標情報とは異なる第４の座標情報を含む第４の制御点データと
を抽出する制御点データ抽出部と、
前記第２及び第３の座標情報に基づき設定され、前記第２及び第３の座標情報を経由する直線である基準線に関する基準線データを生成する基準線データ生成部と、
前記退避動作の起点を始点とし、前記寄り付き動作の終点を終点とする、前記工具の前記ワーク側に凹な高さ方向における曲線状の移動経路の頂点を、前記基準線上に設定し、前記設定された頂点と前記第１及び第４の座標情報とに基づき、前記移動経路に関する移動経路データを生成する移動経路データ生成部と、
前記移動経路データから前記工具の送り速度データを算出し、前記移動経路データと前記送り速度データに従った前記工具の移動を前記工作機械本体に指令する送り動作指令部と
を具備する。

この構成によれば、本発明に係る数値制御装置は、まず、第２の制御点データと第３の制御点データから、基準線データを算出する。次いで、基準線データと、第１の制御点データ及び第４の制御点データから、曲線状の移動経路の基となる移動経路データを算出する。そして、移動経路データから送り速度データを算出し、当該送り速度データと移動経路データに従った工具の移動を工作機械本体に指令する。

これにより、ＮＣプログラムに基づく工具の軸動作を、ワークの形状が考慮された曲線状の軌跡を描く一連の動作とすることができる。よって、ＮＣプログラムにそのまま従った直線移動よりも工具の移動時間を短縮することができる。つまり、従来のＮＣプログラムを組み直さずにそのまま用いて、工具の移動時間を短縮し、生産性を向上させることができる。

上記送り動作指令部は、上記移動経路データに含まれる距離情報を用いて上記工具の送り速度を算出してもよい。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る工作機械は、工具を有する工作機械本体と、
前記工作機械本体の動作を制御する工作機械の数値制御装置であって、ワークの形状に基づき設定された制御点データを含むＮＣプログラムから、前記工具の前記ワークからの退避動作を前記工作機械本体に指令し、前記退避動作の起点の前記ワークからの高さ座標である第１の座標情報を含む第１の制御点データと、前記工具の送り動作を前記工作機械本体に指令し、前記退避動作の終点の前記ワークからの高さ座標であって、前記第１の座標情報とは異なり前記工具が前記ワークによる干渉をうけない第２の座標情報を含む第２の制御点データと、前記工具の前記ワークへの寄り付き動作を前記工作機械本体に指令し、前記送り動作の終点の前記ワークからの高さ座標であって、前記工具が前記ワークによる干渉をうけない第３の座標情報を含む第３の制御点データと、前記工具の前記寄り付き動作の終点の前記ワークからの高さ座標であり、前記第３の座標情報とは異なる第４の座標情報を含む第４の制御点データとを抽出する制御点データ抽出部と、前記第２及び第３の座標情報に基づき設定され、前記第２及び第３の座標情報を経由する直線である基準線に関する基準線データを生成する基準線データ生成部と、前記退避動作の起点を始点とし、前記寄り付き動作の終点を終点とする、前記工具の前記ワーク側に凹な高さ方向における曲線状の移動経路の頂点を、前記基準線上に設定し、前記設定された頂点と前記第１及び第４の座標情報とに基づき、前記移動経路に関する移動経路データを生成する移動経路データ生成部と、前記移動経路データから前記工具の送り速度データを算出し、前記移動経路データと前記送り速度データに従った前記工具の移動を前記工作機械本体に指令する送り動作指令部とを備える工作機械の数値制御装置と
を具備する。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る工作機械の制御方法は、工具を有する工作機械本体の動作を制御する方法であって、
ワークの形状に基づき設定された制御点データを含むＮＣプログラムから、
前記工具の前記ワークからの退避動作を前記工作機械本体に指令し、前記退避動作の起点の前記ワークからの高さ座標である第１の座標情報を含む第１の制御点データと、
前記工具の送り動作を前記工作機械本体に指令し、前記退避動作の終点の前記ワークからの高さ座標であって、前記第１の座標情報とは異なり前記工具が前記ワークによる干渉をうけない第２の座標情報を含む第２の制御点データと、
前記工具の前記ワークへの寄り付き動作を前記工作機械本体に指令し、前記送り動作の終点の前記ワークからの高さ座標であって、前記工具が前記ワークによる干渉をうけない第３の座標情報を含む第３の制御点データと、
前記工具の前記寄り付き動作の終点の前記ワークからの高さ座標であり、前記第３の座標情報とは異なる第４の座標情報を含む第４の制御点データと
を抽出する工程と、
前記第２及び第３の座標情報に基づき設定され、前記第２及び第３の座標情報を経由する直線である基準線に関する基準線データを生成する工程と、
前記退避動作の起点を始点とし、前記寄り付き動作の終点を終点とする、前記工具の前記ワーク側に凹な高さ方向における曲線状の移動経路の頂点を、前記基準線上に設定し、前記設定された頂点と前記第１及び第４の座標情報とに基づき、前記移動経路に関する移動経路データを生成する工程と、
前記移動経路データから前記工具の送り速度データを算出し、前記移動経路データと前記送り速度データに従った前記工具の移動を前記工作機械本体に指令する工程と
を具備する。

工作機械にワークの加工を実行させるプログラムであって、
ワークの形状に基づき設定された制御点データを含むＮＣプログラムから、
前記工具の前記ワークからの退避動作を前記工作機械本体に指令し、前記退避動作の起点の前記ワークからの高さ座標である第１の座標情報を含む第１の制御点データと、
前記工具の送り動作を前記工作機械本体に指令し、前記退避動作の終点の前記ワークからの高さ座標であって、前記第１の座標情報とは異なり前記工具が前記ワークによる干渉をうけない第２の座標情報を含む第２の制御点データと、
前記工具の前記ワークへの寄り付き動作を前記工作機械本体に指令し、前記送り動作の終点の前記ワークからの高さ座標であって、前記工具が前記ワークによる干渉をうけない第３の座標情報を含む第３の制御点データと、
前記工具の前記寄り付き動作の終点の前記ワークからの高さ座標であり、前記第３の座標情報とは異なる第４の座標情報を含む第４の制御点データと
を抽出する工程と、
前記第２及び第３の座標情報に基づき設定され、前記第２及び第３の座標情報を経由する直線である基準線に関する基準線データを生成する工程と、
前記退避動作の起点を始点とし、前記寄り付き動作の終点を終点とする、前記工具の前記ワーク側に凹な高さ方向における曲線状の移動経路の頂点を、前記基準線上に設定し、前記設定された頂点と前記第１及び第４の座標情報とに基づき、前記移動経路に関する移動経路データを生成する工程と、
前記移動経路データから前記工具の送り速度データを算出し、前記移動経路データと前記送り速度データに従った前記工具の移動を前記工作機械本体に指令する工程と
を実行させる。

本発明によれば、従来のＮＣプログラムを用いても生産性の向上が可能な工作機械の数値制御装置、工作機械、工作機械の制御方法及びプログラムを提供することができる。

本発明の実施形態に係る工作機械の模式図である。 上記工作機械が備える数値制御装置の模式図である。 本発明の実施形態に係る制御点データの一例を示す図である。 従来方式のＮＣ工作機械の工具の移動を示す例である。 本発明の実施形態に係る数値制御装置に制御される工具の移動を示す模式である。 従来のオーバーラップ機能を用いた工具の移動経路と、本実施形態に係る数値制御装置に制御される工具の移動経路を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る基準線のバリエーションを示す模式図である。 上記基準線のバリエーションを示す模式図である。 本発明の実施形態に係る移動経路のバリエーションを示す模式図である。 本発明の実施形態に係る数値制御装置に制御される工具の移動を示す模式である。 本発明の実施形態に係る工作機械本体の動作を示す模式図である。 従来のＮＣ工作機械における工具のＡＴＣパス動作と、本実施形態に係る数値制御装置に制御される工具のＡＴＣパス動作を示す模式図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。

＜＜工作機械の構成＞＞
図１は、本実施形態に係る工作機械１０の模式図である。同図に示すように、工作機械１０は、工作機械本体１１と、数値制御装置１２を備える。なお、以降の図に示すＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向は相互に直交する三方向である。

工作機械本体１１は、図１に示すように、工具１１１、主軸１１２、ステージ１１３等を有する。工作機械本体１１は、本発明の数値制御装置１２の制御指令に基づきワークＷを加工する装置である。工作機械本体１１の種類は、特に限定されるものではなく、例えば、複合加工機、マシニングセンタ、ターニングセンタ、スイス型自動旋盤等の主軸移動型の工作機械とすることができる。

工具１１１は、一般的な工作機械に備えられる切削具であり、典型的には回転駆動しながらワークＷ（被加工物）を加工する。工具１１１は、例えば、ドリル、エンドミル、スケアエンドミル、ラジアスエンドミル、リーマー及びタップ等であり特に限定されるものではない。

主軸１１２は、図１に示すように、工具１１１を支持し、図示を省略したサーボモータ等の駆動源により、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向に移動可能に構成される。

ステージ１１３は、ワークＷを支持する。ステージ１１３は、駆動源（図示しない）によってＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向に移動可能に構成される。

数値制御装置１２は、工作機械本体１１の動作を制御する。具体的には、主軸１１２やステージ１１３の駆動源（図示しない）を制御し、ワークＷと主軸１１２のＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向の相対位置を制御する。数値制御装置１２は、工作機械本体１１とは独立した装置であってもよく、工作機械本体１１に搭載されていてもよい。

＜数値制御装置の構成と動作＞
［数値制御装置の構成］
本実施形態に係る数値制御装置１２の構成及び動作について説明する。図２は、数値制御装置１２の機能的構成を示す模式図である。同図に示すように、数値制御装置１２は、制御点データ抽出部１２１、基準線データ生成部１２２、移動経路データ生成部１２３及び送り動作指令部１２４とを備える。

制御点データ抽出部１２１は、ＮＣ（numerical control）プログラムＰからワークＷの形状に基づきあらかじめ設定されている制御点データＰＲを抽出し、制御点データＰＲを基準線データ生成部１２２へ供給する。制御点データＰＲについては後述する。

本実施形態に係るＮＣプログラムＰは、典型的には、ＣＡＤ（computer aided design）システム、自動プログラミングシステム及びＣＡＭ（computer aided manufacturing）システム等によって自動的に作成され、所定の記憶媒体又は通信手段を介して制御点データ抽出部１２１に格納されたものであり、一般的な工作機械の数値制御装置に用いられるＮＣプログラムである。

基準線データ生成部１２２は、制御点データ抽出部１２１から供給された制御点データＰＲを用いて、工具１１１の基準線データ１２２ａを生成する。そして、基準線データ１２２ａと制御点データＰＲ１を移動経路データ生成部１２３へ供給する。制御点データＰＲ１とは、制御点データ抽出部１２１から供給された制御点データＰＲのうち、基準線データ１２２ａの生成に用いられなかった制御点データである。

また、本実施形態に係る基準線データ生成部１２２は、生成した基準線データ１２２ａを移動経路データ生成部１２３に供給するだけではなく、図示を省略した記憶部にも供給することができる。

移動経路データ生成部１２３は、基準線データ１２２ａと制御点データＰＲ１を用いて、工具１１１の移動経路データ１２３ａを生成し、送り動作指令部１２４へ供給する。移動経路データ１２３ａには、例えば、工具１１１の移動経路に関する距離情報や座標情報等が含まれる。

送り動作指令部１２４は、移動経路データ生成部１２３により生成された移動経路データ１２３ａを用いて、送り速度データ１２４ａを算出する。送り速度データ１２４ａは、典型的には、移動経路データ１２３ａに含まれる距離情報を用いて算出される。そして、送り動作指令部１２４は、移動経路データ１２３ａと送り速度データ１２４ａに基づく工具１１１の移動を工作機械本体１１に指令する。また、送り動作指令部１２４は、直接に工作機械本体１１へ動作を指令してもよく、ネットワークを介して工作機械本体１１に動作を指令してもよい。

数値制御装置１２は以上のような機能的構成を有する。数値制御装置１２のハードウェア構成は上記のような機能的構成を実現することが可能であればよく、ＣＰＵ（central processing Unit)、ＧＰＵ(graphics processing unit)、メモリ及び入出力インターフェース等からなるものとすることができる。

（制御点データについて）
図３は、制御点データＰＲの一例を示す図である。本実施形態に係る制御点データＰＲとは、ワークＷの形状に基づきあらかじめ設定されているデータであり、工作機械本体１１に工具１１１の移動を指令するコードである。制御点データＰＲは、工具１１１の座標情報、送り速度情報等の制御情報を含み、図３に示すように、ＮＣプログラムＰを構成するプログラムの一種である。なお、図３に示すＮＣプログラムＰは、一例であり、本実施形態に係る数値制御装置１２に用いられるものではない。

制御点データ抽出部１２１は、ＮＣプログラムＰから、第１の制御点データ、第２の制御点データ、第３の制御点データ及び第４の制御点データを抽出するように構成されることができる。

また、本実施形態に係る制御点データ抽出部１２１は、記憶部（図示しない）により記憶されている基準線データ１２２ａを読み出し、図２に示すように、基準線データ生成部１２２を介さずに、直接基準線データ１２２ａとＮＣプログラムＰから抽出した制御点データＰＲ１を移動経路データ生成部１２３に供給することもできる。この場合、制御点データ抽出部１２１に抽出される制御点データＰＲ１は、第１の制御点データ及び第４の制御点データとなる。これにより、すでに制御点データが抽出されているワークと同種のワークを加工する際に、基準線データ１２２ａを再利用することができるので、加工効率を向上させることができる。

ここで、第１の制御点データとは、工具１１１のワークＷからの退避動作を工作機械本体１１に指令し、当該退避動作の起点のワークＷからの高さ座標である第１の座標情報を含む制御点データである。また、第１の制御点データは、工具１１１の端部がワークＷから数ｍｍ以上離間する工具１１１の座標情報を含む。

第２の制御点データとは、工具１１１の送り動作を工作機械本体１１に指令し、前述の退避動作の終点のワークＷからの高さ座標であり、第１の座標情報とは異なる第２の座標情報を含む制御点データである。

第３の制御点データとは、工具１１１のワークＷへの寄り付き動作を工作機械本体１１
に指令し、前述の送り動作の終点のワークＷからの高さ座標である第３の座標情報を含む制御点データである。

第４の制御点データとは、前述の工具１１１の寄り付き動作の終点のワークＷからの高さ座標であり、第３の座標情報とは異なる第４の座標情報を含む制御点データである。また、第４の制御点データは、工具１１１の端部がワークＷから数ｍｍ以上離間する工具１１１の座標情報を含む。

［数値制御装置の動作］
本発明に係る数値制御装置１２の動作について、従来方式と比較して説明する。図４は、従来方式のＮＣ工作機械の工具の移動を示す模式図であり、図５は、本実施形態に係る数値制御装置１２に制御される工具１１１の移動を示す模式である。また、図６は、従来のオーバーラップ機能を用いた工具の移動経路と、本実施形態に係る数値制御装置１２に制御される工具１１１の移動経路１２３ｂを示す模式図である。

なお、図４乃至図６に示す第１の制御点ＰＲａ１、第２の制御点ＰＲａ２、第３の制御点ＰＲａ３及び第４の制御点ＰＲａ４は、それぞれ第１の制御点データ、第２の制御点データ、第３の制御点データ及び第４の制御点データを可視化したものであり、以降の図で示す第１の制御点ＰＲａ１〜第４の制御点ＰＲａ４も同義とする。

図４に示すように、従来の方式では、第１の制御点ＰＲａ１から第４の制御点ＰＲａ４へ工具を移動させる上で、「ワークＷからの退避動作」、「送り動作」、「ワークＷへの寄り付き動作」という順の軸動作を行わなくてはならず、工具の移動時間が大幅にかかってしまう。

このような問題を解決するために、従来では、連続する二つの軸動作をオーバーラップさせるオーバーラップ機能が用いられる。これにより、一つの軸動作の途中から連続的に次の軸動作へ移行させることができるので、工具の移動時間が短縮されるものとしている（図６中１２３ｃ参照）。

しかしながら、従来のオーバーラップ機能は、ワークの形状に適したオーバーラップ量をプログラマが予め計算し、ＮＣプログラム中に指定する必要がある。このため、ワークの形状に基づき予め設定されているＮＣプログラムをそのまま用いることができず、生産性が低下するおそれがあった。

これに対し、本実施形態に係る数値制御装置１２は、まず、第２の制御点データと第３の制御点データから、図５に示す基準線１２２ｂの基となる基準線データ１２２ａを算出する。具体的には、例えば、第２の制御点データに含まれる第２の座標情報と、第３の制御点データに含まれる第３の座標情報とに基づき、図５に示すようなワークＷに対して高さ方向に設定される基準線１２２ｂに関する基準線データ１２２ａを算出する。次いで、基準線データ１２２ａと、第１の制御点データ及び第４の制御点データから、同図に示す曲線状の移動経路１２３ｂの基となる移動経路データ１２３ａを算出する（図２参照）。つまり、移動経路１２３ｂは、基準線１２２ｂを基準にして設定される。そして、移動経路データ１２３ａから送り速度データ１２４ａを算出し、送り速度データ１２４ａと移動経路データ１２３ａに従った工具１１１の移動を工作機械本体１１に指令する。

これにより、図５に示すように、ＮＣプログラムＰに基づく工具１１１の軸動作を曲線状の軌跡を描く一連の動作とすることできる。つまり、従来のＮＣプログラムＰを組み直さずにそのまま用いて、工具１１１の移動時間を短縮し、生産性を向上させることができる。よって、同図に示すように、工具１１１が第２の制御点ＰＲａ２と第３の制御点ＰＲａ３を経由する必要がなくなることから、ＮＣプログラムＰにそのまま従った動作よりも工具１１１の移動時間を短縮することができる。

また、図５に示すように、移動経路１２３ｂが第１の制御点ＰＲａ１を始点とし、第４の制御点ＰＲａ４を終点とする場合は、工具１１１を第１の制御点ＰＲａ１から第４の制御点ＰＲａ４へ移動させる上で、従来のＮＣプログラムＰに基づく軸動作（図４参照）よりも、工具の加減速の回数が少ないものとなる。よって、工具１１１の機械振動に起因する工作機械本体１１の耐久性の低下を抑制することもできる。ここで、図５に示す第１の制御点ＰＲａ１及び第４の制御点ＰＲａ４のワークＷからの離間距離は、特に限定されず、例えば、数ｍｍ以上とすることができる。これにより、例えば、第１の制御点ＰＲａ１上の工具１１１の端部とワークＷとの離間距離は、１ｍｍ以上となる。また、同様に、第４の制御点ＰＲａ４上の工具１１１の端部とワークＷとの距離も、１ｍｍ以上となる。

さらに、本実施形態に係る数値制御装置１２により設定される移動経路１２３ｂは、図５及び図６に示すように、工具１１１の移動経路全体が曲線状となる。これにより、移動経路１２３ｂは、図６に示すように、従来のオーバーラップ機能を用いた工具の移動経路１２３ｃよりも、ワークＷに対してより内回りする経路となる。従って、従来のオーバーラップ機能を用いるよりも工具１１１の移動時間を短縮することができる。

これらのことから、本発明に係る数値制御装置１２は、ＮＣプログラムＰを再設定することなく、従来のオーバーラップ機能を用いるよりも工具１１１の移動時間を短縮させることができる。

（基準線と移動経路について）

図５に示す基準線１２２ｂは、基準線データ生成部１２２によって生成された基準線データ１２２ａを可視化したものである。基準線１２２ｂは、典型的には第２の制御点ＰＲａ２と第３の制御点ＰＲａ３を経由する直線である。

図５に示す移動経路１２３ｂは、移動経路データ生成部１２３によって生成された移動経路データ１２３ａを可視化したものであり、典型的には第１の制御点ＰＲａ１を始点とし、第４の制御点ＰＲａ４を終点とする曲線又は円弧である。

ここで、基準線データ１２２ａのソースである第２の制御点データと第３の制御点データは、これから加工しようとするワークＷの形状に基づき、あらかじめ工具１１１の送り動作の起点と終点となるように設定されている制御点データである。換言すれば、第２の制御点データは、第３の制御点ＰＲａ３を終点として、工具１１１がワークＷの干渉をうけないように考慮された送り動作を工作機械本体１１に指令するように設定された制御点データである。

これにより、第２の制御点データと第３の制御点データに基づき生成される基準線データ１２２ａは、少なくとも工具１１１がワークＷによる干渉をうけない情報を含むものとなる。よって、基準線データ１２２ａを用いて生成される移動経路データ１２３ａは、ワークＷによる干渉を受けない移動経路情報を含むものとなる。従って、本実施形態に係る
数値制御装置１２は、ワークＷがどのような形状であっても、ワークＷの干渉を受けない工具１１１の移動を工作機械本体１１に指令することができる

基準線１２２ｂは、必ずしも第２の制御点ＰＲａ２及び第３の制御点ＰＲａ３を経由するものではなく、任意に設定されることができる。図７及び８は、基準線１２２ｂのバリエーションを示す模式図である。基準線１２２ｂは、例えば、図７に示すように、第２の制御点ＰＲａ２又は第３の制御点ＰＲａ３のどちちか一つを経由するものであってもよく、どちらも経由しないものであってもよい。また、基準線１２２ｂは、図８に示すように、直線に限定されるものではなく、曲線、波線等とすることもできる。

移動経路１２３ｂは、必ずしも第１の制御点ＰＲａ１を始点とし、第４の制御点ＰＲａ４を終点とするものではなく、任意に設定されることができる。図９は、移動経路１２３ｂのバリエーションを示す模式図である。移動経路１２３ｂは、例えば、図９（ａ）、図９（ｂ）及び図９（ｃ）に示すように、第１の制御点ＰＲａ１又は第４の制御点ＰＲａ４のどちらか一つを経由するものであってもよく、どちらも経由しないものであってもよい。また、移動経路１２３ｂは、図９（ｄ）に示すように、部分的に直線を含むものとすることもできる。

［数値制御装置の他の動作］
図１０は、数値制御装置１２の他の動作によって制御される工具１１１の移動を示す模式図である。

本実施形態に係る数値制御装置１２は、ワーク側に凹な高さ方向における曲線状の移動経路１２３ｂの頂点Ｔの高さ座標を、ワークＷに対して高さ方向に設定された基準線１２２ｂを基準に設定してから、第１の制御点データに含まれる第１の座標情報と、第４の制御点データに含まれる第４の座標情報とに基づいて当該移動経路１２３ｂに関する移動経路データ１２３ａを生成することもできる。つまり、工具１１１の移動経路１２３ｂを、基準線１２２ｂを基準にして設定された頂点Ｔを基にして設定することができる。なお、以降の図に示す頂点Ｔは、頂点Ｔに係る座標情報を可視化したものである。

（適用例１）
例えば、基準線１２２ｂが第２の制御点ＰＲａ２と第３の制御点ＰＲａ３を経由する直線と設定された場合に、図１０（ａ）に示すように、移動経路１２３ｂの頂点Ｔを基準線１２２ｂよりワークＷに近く設定することにより、頂点Ｔを有する移動経路１２３ｂは、ＮＣプログラムＰに基づく軸動作から構成される工具の移動経路Ｌよりも、距離が短いものとなる。よって、工具１１１を第１の制御点ＰＲａ１から第４の制御点ＰＲａ４へ移動させる移動時間を短縮することができる。

（適用例２）
また、図１０（ｂ）に示すように、第１の制御点ＰＲａ１と第４の制御点ＰＲａ４の間隔Ｌ３に対する第１の制御点ＰＲａ１と第２の制御点ＰＲａ２の間隔Ｌ２の比が大きい場合は、同図に示すように、基準線１２２ｂよりも移動経路１２３ｂの頂点ＴをワークＷから遠く設定することにより、曲率が急激に変化しない滑らかな経路を設定することができ、工作機械本体１１の耐久性の低下を抑制することもできる。

（適用例３）
さらに、図１０（ｃ）に示すように、第１の制御点ＰＲａ１と第４の制御点ＰＲａ４の間隔Ｌ３に対する第１の制御点ＰＲａ１と第２の制御点ＰＲａ２の間隔Ｌ２の比が同等である場合は、同図に示すように、移動経路１２３ｂの頂点Ｔを基準線１２２ｂ上に設定することより、移動経路１２３ｂを、工具１１１を第１の制御点ＰＲａ１から第４の制御点ＰＲａ４へ移動させる上で、無駄な経路が省かれた最も効率的な移動経路とすることができる。よって、移動経路１２３ｂに従って工具１１１を移動させることにより、工具１１１の移動時間を最適化することができる。

＜工作機械本体の動作＞
図１１は、本実施形態に係る工作機械本体１１の動作を示す図である。工作機械本体１１は、数値制御装置１２からの制御指令を受けて主軸１１２を介して工具１１１を移動させる（図１参照）。具体的には、移動経路データ生成部１２３に生成された移動経路データ１２３ａと、送り動作指令部１２４が算出した送り速度データ１２４ａに基づいた制御指令に従って工具１１１を移動させるものとなる。

これにより、例えば、移動経路１２３ｂが、第１の制御点ＰＲａ１を始点とし、第４の制御点ＰＲａ４を終点とした場合に、工具１１１を第１の制御点ＰＲａ１から第４の制御点ＰＲａ４へ最適化された送り速度で工具１１１を送ることできる。なお、当該送り速度は、典型的には工具１１１が移動経路１２３ｂに沿って移動する上で、工作機械本体１１が許容できる最大の速度であるが、任意に設定されることも可能である

また、工作機械本体１１は、一軸方向に沿ってのみ工具１１１を移動させるものではなく、任意の方向に移動させることができる。具体的には、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向への動作を同時に制御しながら三次元的に工具１１１を移動させることができる。例えば、図１１に示すように、工具１１１をＸ方向又はＹ方向に対して平行移動させることもでき、工具１１１をＺ方向からＹ方向へ傾斜する方向（又はＺ方向からＸ方向へ傾斜する方向）に対して平行移動させることもできる。

さらに、工作機械本体１１は、工具１１１の向きをワークＷに対して任意の方向に制御することもできる。これにより、例えば、中ぐり、穴あけ、ねじ切り、突切り、フライス削り及び溝彫り等の様々な加工をワークＷに施すことが可能となる。

［変形例］
図１２は、従来のＮＣ工作機械における工具のＡＴＣ（auto tool changer）パス動作と、本実施形態に係る数値制御装置１２に制御される工具１１１のＡＴＣパス動作を示す模式図である。

本実施形態に係る数値制御装置１２は、ＡＴＣ（自動工具交換装置）を有する工作機械にも適用させることができる。この場合、制御点データ抽出部１２１に抽出される制御点データは、ワークＷの形状に基づき設定された制御点データＰＲだけではなく、既存のＡＴＣパス経路Ｌ４に基づき設定された制御点データも抽出される。そして、上述と同様の手法により、図１２に示すような曲線を含むＡＴＣパス経路１２３ｄが設定される。なお、図１２に示す制御点ＰＲｂは、既存のＡＴＣパス経路Ｌ４に基づき設定された制御点データを可視化したものである。

これにより、図１２に示すように、従来の一軸方向の軸動作から構成されるＡＴＣパス動作を曲線状の軌跡を描く一連の動作を含むものとすることができる。よって、従来のＡＴＣパス動作よりもツールポッドＴＰまでの移動時間を短縮させることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

１０・・・工作機械
１１・・・工作機械本体
１２・・・数値制御装置
１２１・・制御点データ抽出部
１２２・・・基準線データ生成部
１２３・・・移動経路データ生成部
１２４・・・送り動作指令部
ＰＲａ１・・・第１の制御点
ＰＲａ２・・・第２の制御点
ＰＲａ３・・・第３の制御点
ＰＲａ４・・・第４の制御点

Claims (5)

1. 工具を有する工作機械本体の動作を制御する工作機械の数値制御装置であって、
   ワークの形状に基づき設定された制御点データを含むＮＣプログラムから、
   前記工具の前記ワークからの退避動作を前記工作機械本体に指令し、前記退避動作の起点の前記ワークからの高さ座標である第１の座標情報を含む第１の制御点データと、
   前記工具の送り動作を前記工作機械本体に指令し、前記退避動作の終点の前記ワークからの高さ座標であって、前記第１の座標情報とは異なり前記工具が前記ワークによる干渉をうけない第２の座標情報を含む第２の制御点データと、
   前記工具の前記ワークへの寄り付き動作を前記工作機械本体に指令し、前記送り動作の終点の前記ワークからの高さ座標であって、前記工具が前記ワークによる干渉をうけない第３の座標情報を含む第３の制御点データと、
   前記工具の前記寄り付き動作の終点の前記ワークからの高さ座標であり、前記第３の座標情報とは異なる第４の座標情報を含む第４の制御点データと
   を抽出する制御点データ抽出部と、
   前記第２及び第３の座標情報に基づき設定され、前記第２及び第３の座標情報を経由する直線である基準線に関する基準線データを生成する基準線データ生成部と、
   前記退避動作の起点を始点とし、前記寄り付き動作の終点を終点とする、前記工具の前記ワーク側に凹な高さ方向における曲線状の移動経路の頂点を、前記基準線上に設定し、前記設定された頂点と前記第１及び第４の座標情報とに基づき、前記移動経路に関する移動経路データを生成する移動経路データ生成部と、
   前記移動経路データから前記工具の送り速度データを算出し、前記移動経路データと前記送り速度データに従った前記工具の移動を前記工作機械本体に指令する送り動作指令部と
   を具備する
   工作機械の数値制御装置。
2. 請求項１に記載の工作機械の数値制御装置であって、
   前記送り動作指令部は、前記移動経路データに含まれる距離情報に基づき前記工具の送り速度を算出する
   工作機械の数値制御装置。
3. 工具を有する工作機械本体と、
   前記工作機械本体の動作を制御する工作機械の数値制御装置であって、ワークの形状に基づき設定された制御点データを含むＮＣプログラムから、前記工具の前記ワークからの退避動作を前記工作機械本体に指令し、前記退避動作の起点の前記ワークからの高さ座標である第１の座標情報を含む第１の制御点データと、前記工具の送り動作を前記工作機械本体に指令し、前記退避動作の終点の前記ワークからの高さ座標であって、前記第１の座標情報とは異なり前記工具が前記ワークによる干渉をうけない第２の座標情報を含む第２の制御点データと、前記工具の前記ワークへの寄り付き動作を前記工作機械本体に指令し、前記送り動作の終点の前記ワークからの高さ座標であって、前記工具が前記ワークによる干渉をうけない第３の座標情報を含む第３の制御点データと、前記工具の前記寄り付き動作の終点の前記ワークからの高さ座標であり、前記第３の座標情報とは異なる第４の座標情報を含む第４の制御点データとを抽出する制御点データ抽出部と、前記第２及び第３の座標情報に基づき設定され、前記第２及び第３の座標情報を経由する直線である基準線に関する基準線データを生成する基準線データ生成部と、前記退避動作の起点を始点とし、前記寄り付き動作の終点を終点とする、前記工具の前記ワーク側に凹な高さ方向における曲線状の移動経路の頂点を、前記基準線上に設定し、前記設定された頂点と前記第１及び第４の座標情報とに基づき、前記移動経路に関する移動経路データを生成する移動経路データ生成部と、前記移動経路データから前記工具の送り速度データを算出し、前記移動経路データと前記送り速度データに従った前記工具の移動を前記工作機械本体に指令する送り動作指令部とを備える工作機械の数値制御装置と
   を具備する
   工作機械。
4. 工具を有する工作機械本体の動作を制御する工作機械の制御方法であって、
   ワークの形状に基づき設定された制御点データを含むＮＣプログラムから、
   前記工具の前記ワークからの退避動作を前記工作機械本体に指令し、前記退避動作の起点の前記ワークからの高さ座標である第１の座標情報を含む第１の制御点データと、
   前記工具の送り動作を前記工作機械本体に指令し、前記退避動作の終点の前記ワークからの高さ座標であって、前記第１の座標情報とは異なり前記工具が前記ワークによる干渉をうけない第２の座標情報を含む第２の制御点データと、
   前記工具の前記ワークへの寄り付き動作を前記工作機械本体に指令し、前記送り動作の終点の前記ワークからの高さ座標であって、前記工具が前記ワークによる干渉をうけない第３の座標情報を含む第３の制御点データと、
   前記工具の前記寄り付き動作の終点の前記ワークからの高さ座標であり、前記第３の座標情報とは異なる第４の座標情報を含む第４の制御点データと
   を抽出する工程と、
   前記第２及び第３の座標情報に基づき設定され、前記第２及び第３の座標情報を経由する直線である基準線に関する基準線データを生成する工程と、
   前記退避動作の起点を始点とし、前記寄り付き動作の終点を終点とする、前記工具の前記ワーク側に凹な高さ方向における曲線状の移動経路の頂点を、前記基準線上に設定し、前記設定された頂点と前記第１及び第４の座標情報とに基づき、前記移動経路に関する移動経路データを生成する工程と、
   前記移動経路データから前記工具の送り速度データを算出し、前記移動経路データと前記送り速度データに従った前記工具の移動を前記工作機械本体に指令する工程と
   を具備する
   工作機械の制御方法。
5. 工作機械にワークの加工を実行させるプログラムであって、
   ワークの形状に基づき設定された制御点データを含むＮＣプログラムから、
   前記工具の前記ワークからの退避動作を前記工作機械本体に指令し、前記退避動作の起点の前記ワークからの高さ座標である第１の座標情報を含む第１の制御点データと、
   前記工具の送り動作を前記工作機械本体に指令し、前記退避動作の終点の前記ワークからの高さ座標であって、前記第１の座標情報とは異なり前記工具が前記ワークによる干渉をうけない第２の座標情報を含む第２の制御点データと、
   前記工具の前記ワークへの寄り付き動作を前記工作機械本体に指令し、前記送り動作の終点の前記ワークからの高さ座標であって、前記工具が前記ワークによる干渉をうけない第３の座標情報を含む第３の制御点データと、
   前記工具の前記寄り付き動作の終点の前記ワークからの高さ座標であり、前記第３の座標情報とは異なる第４の座標情報を含む第４の制御点データと
   を抽出する工程と、
   前記第２及び第３の座標情報に基づき設定され、前記第２及び第３の座標情報を経由する直線である基準線に関する基準線データを生成する工程と、
   前記退避動作の起点を始点とし、前記寄り付き動作の終点を終点とする、前記工具の前記ワーク側に凹な高さ方向における曲線状の移動経路の頂点を、前記基準線上に設定し、前記設定された頂点と前記第１及び第４の座標情報とに基づき、前記移動経路に関する移動経路データを生成する工程と、
   前記移動経路データから前記工具の送り速度データを算出し、前記移動経路データと前記送り速度データに従った前記工具の移動を前記工作機械本体に指令する工程と
   を実行させる
   プログラム。

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