JP7049531B1 - Numerical control device - Google Patents
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Abstract
数値制御装置(100)は、工作機械を制御してワークを切削加工することで得られる加工情報(103)に基づいて、ワークを切削加工する際の切削経路上の切削を行う区間である切削部および切削を行わない区間である非切削部を特定し、非切削部における送り速度と、切削部における送り速度とに関する情報を有する速度マップを作成する速度マップ作成部(102)と、速度マップを保持する速度マップデータベース(105)と、工作機械に対する指令を速度マップに基づいて生成する指令出力部(107)と、を備える。The numerical control device (100) is a section for cutting on the cutting path when cutting the work, based on the processing information (103) obtained by controlling the machine tool to cut the work. A speed map creation unit (102) that identifies a portion and a non-cut portion that is a section not to be cut, and creates a speed map having information on a feed speed in the non-cut portion and a feed speed in the cut portion, and a speed map. A speed map database (105) for holding the machine tool and a command output unit (107) for generating commands to the machine tool based on the speed map.
Description
本開示は、工作機械を制御する数値制御装置に関する。 The present disclosure relates to a numerical control device for controlling a machine tool.
工作機械においては、コスト削減、工数短縮のため、加工の効率化が求められている。加工時間を短縮する方法として、適応制御がある。適応制御とは、センサなどで得た信号を用いて加工状態を監視し、加工状態に応じてリアルタイムに加工条件を変えるものである。 Machine tools are required to improve processing efficiency in order to reduce costs and man-hours. Adaptive control is a method of shortening the machining time. Adaptive control monitors the machining state using a signal obtained by a sensor or the like, and changes the machining conditions in real time according to the machining state.
適応制御を行う数値制御装置が特許文献1に記載されている。特許文献1に記載の数値制御装置においては、スピンドルモータの主軸負荷値に応じて軸の送り速度を制御することでサイクルタイムを短縮し、加工時間の短縮を実現している。 A numerical control device that performs adaptive control is described in Patent Document 1. In the numerical control device described in Patent Document 1, the cycle time is shortened and the machining time is shortened by controlling the feed rate of the shaft according to the spindle load value of the spindle motor.
しかしながら、主軸負荷値に応じて制御を行う場合、工具がワークに接触することによる主軸負荷値の変化を検出してから速度制御が開始となり、速度制御を開始するタイミングが、工具がワークに接触するタイミングよりも遅くなる。すなわち、加工プログラムに記載された速度と実際の速度にずれが生じる場合がある。 However, when the control is performed according to the spindle load value, the speed control starts after detecting the change in the spindle load value due to the tool coming into contact with the work, and the tool comes into contact with the work at the timing when the speed control is started. It will be later than the timing to do it. That is, there may be a discrepancy between the speed described in the machining program and the actual speed.
本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、加工プログラムに記載された速度と実際の速度との差異を抑制することを目的とする。 The present disclosure has been made in view of the above, and an object of the present disclosure is to suppress the difference between the speed described in the machining program and the actual speed.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示にかかる数値制御装置は、工作機械を制御してワークを切削加工することで得られる加工情報に基づいて、ワークを切削加工する際の切削経路上の切削を行う区間である切削部および切削を行わない区間である非切削部を特定し、非切削部における送り速度と、切削部における送り速度とに関する情報を有する速度マップを作成する速度マップ作成部を備える。また、数値制御装置は、速度マップを保持する速度マップデータベースと、工作機械に対する指令を速度マップに基づいて生成する指令出力部と、を備える。指令出力部は、加工プログラムまたはユーザが指定する速度マップを速度マップデータベースが保持している場合は工作機械に対する指令を加工プログラムまたはユーザが指定する速度マップに基づいて生成し、加工プログラムまたはユーザが指定する速度マップを速度マップデータベースが保持していない場合は工作機械に対する指令を加工プログラムに基づいて生成し、加工プログラムおよびユーザにより異なる速度マップが指定された場合、工作機械に対する指令をユーザにより指定された速度マップに基づいて生成する。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the numerical control device according to the present disclosure is used when cutting a workpiece based on machining information obtained by cutting a workpiece by controlling a machine tool. Identify the cutting section that is the section where cutting is performed and the non-cutting section that is not cutting on the cutting path of It is equipped with a speed map creation unit. Further, the numerical control device includes a speed map database that holds a speed map, and a command output unit that generates commands to the machine tool based on the speed map. If the speed map database holds a speed map specified by the machining program or the user, the command output unit generates a command to the machine tool based on the machining program or the speed map specified by the user , and the machining program or the user can generate a command. If the speed map database does not hold the specified speed map, a command to the machine tool is generated based on the machining program, and if a different speed map is specified by the machining program and the user, the command to the machine machine is specified by the user. Generated based on the speed map created.
本開示にかかる数値制御装置は、加工プログラムに記載された速度と実際の速度との差異を抑制する、という効果を奏する。 The numerical control device according to the present disclosure has an effect of suppressing the difference between the speed described in the machining program and the actual speed.
以下に、本開示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。 Hereinafter, the numerical control device according to the embodiment of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings.
実施の形態1.
図1は、実施の形態1にかかる数値制御装置の構成例を示す図である。実施の形態1にかかる数値制御装置100は、データ収集部101、速度マップ作成部102、速度マップデータベース105、グラフィカルユーザインターフェース部(GUI部)106および指令出力部107を備える。GUI部106は、速度マップ表示部108および速度マップ選択部109を含んで構成される。このような構成の数値制御装置100は、図示を省略した工作機械が備えるモータを駆動するアンプ120に接続され、工作機械を制御するための指令を生成してアンプ120に出力する。Embodiment 1.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a numerical control device according to the first embodiment. The numerical control device 100 according to the first embodiment includes a data collection unit 101, a speed
図1に示す数値制御装置100においては、速度マップ作成部102が速度マップを作成済か否かによって動作が異なる。具体的には、数値制御装置100は、速度マップの作成が済んでいない状態では加工プログラム110に従って指令を生成してアンプ120に出力するとともに、速度マップの作成を行う。また、数値制御装置100は、速度マップの作成が済んでいる状態では速度マップに従って指令を生成してアンプ120に出力する。
In the numerical control device 100 shown in FIG. 1, the operation differs depending on whether or not the speed
以下、数値制御装置100の各部の動作について説明する。 Hereinafter, the operation of each part of the numerical control device 100 will be described.
データ収集部101は、後述する指令出力部107がアンプ120に指令を出力することで工作機械が加工を行っている間、アンプ120が出力する情報を収集し、収集した情報に基づいて加工情報103を生成する。データ収集部101は、後述する速度マップ作成部102による速度マップの作成が済んでいない場合に加工情報103を生成する。なお、データ収集部101は、後述する速度マップ作成部102による速度マップの作成が済んでいるか否かによらず、工作機械が加工を行っている間は加工情報103を生成するようにしてもよい。
The data collection unit 101 collects information output by the amplifier 120 while the machine tool is processing by outputting a command to the amplifier 120 by the
加工情報103は、主軸負荷値および移動指令値からなる。加工情報103の詳細については別途説明する。データ収集部101は、生成した加工情報103を速度マップ作成部102に出力する。
The
速度マップ作成部102は、データ収集部101が生成した加工情報103および予め定められた切削判定閾値104に基づいて、工作機械がワークの加工を開始してから加工を終了するまでの間のどの時間に切削が行われたかを判定し、判定結果に基づいて速度マップを作成する。速度マップは、非切削箇所の速度を上げるための情報であり、詳細については別途説明する。ここでの速度とは工具の送り速度を意味する。速度マップ作成部102は、作成した速度マップを速度マップデータベース105に登録する。
Based on the
指令出力部107は、最初の加工時、すなわち、速度マップ作成部102による速度マップの作成が完了しておらず、速度マップデータベース105に速度マップが登録されていない状態のときは、加工プログラム110に従って指令を生成してアンプ120に出力する。また、指令出力部107は、2回目以降の加工時、すなわち、速度マップデータベース105に速度マップが登録されている状態のときは、速度マップデータベース105から速度マップを取得し、速度マップに基づいて、すなわち、速度マップで示される速度で工具を移動させるための指令を生成してアンプ120に出力することで、加工時間を短縮する。
The
ここで、工作機械は、常に同じ材質のワークを対象として同じ加工を行うのではなく、工作機械を制御する数値制御装置100が実行する加工プログラム110を変更することによって、様々な材質のワークに様々な条件で加工を行うことが可能である。そのため、数値制御装置100の速度マップ作成部102は、ワークの材質、加工に用いる工具、加工を行い得られる結果物の目標形状などによって決まる様々なケースのそれぞれについて、速度マップを作成して速度マップデータベース105に登録する。数値制御装置100のユーザは、速度マップデータベース105に登録されている速度マップの中から、工作機械に実行させる加工動作に対応する速度マップを選択する。このときにGUI部106が用いられる。すなわち、数値制御装置100のユーザは、GUI部106を介して、速度マップデータベース105に登録された速度マップの中から任意の速度マップを選択可能である。
Here, the machine tool does not always perform the same machining on a workpiece of the same material, but by changing the
図2は、実施の形態1にかかる数値制御装置100のデータ収集部101が生成する加工情報103の一例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an example of machining
図2が示す通り、加工情報103は、時間tごとの主軸負荷値lおよび移動指令値pからなる。移動指令値pは、例えば、工作機械が有する軸それぞれの移動先の位置を指定する情報である。移動指令値pは、工作機械の可動部の任意の点の移動先の位置、例えば工具上の任意の点の移動先の位置を指定する情報であってもよい。時間tの単位は、数値制御装置100からアンプ120への指令の出力周期であり、時間tは加工開始からの累積時間を表す。主軸負荷値lおよび移動指令値pは工作機械からアンプ120を介してフィードバックされる情報である。時間tについては工作機械からアンプ120を介して取得する必要はないが、主軸負荷値lおよび移動指令値pに加えて時間tもフィードバックする構成としてもよい。
As shown in FIG. 2, the
図3は、実施の形態1にかかる数値制御装置100の速度マップ作成部102の構成例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of the speed
速度マップ作成部102は、切削/非切削判定部201、速度マップ生成部202および速度マップ登録部204を備える。
The speed
切削/非切削判定部201は、加工情報103および切削判定閾値104に基づいて切削/非切削を判定する。すなわち、切削/非切削判定部201は、加工情報103および切削判定閾値104に基づいて、加工動作中の工作機械がワークを切削している切削状態かワークを切削していない非切削状態かを判定する。切削/非切削判定部201は、加工情報103に含まれる主軸負荷値が切削判定閾値104よりも大きい場合は切削状態、主軸負荷値が切削判定閾値104以下の場合は非切削状態と判定する。切削/非切削判定部201は状態判定部である。
The cutting /
速度マップ生成部202は、切削/非切削判定部201による切削/非切削の判定結果と加工条件パラメータ205とに基づいて速度マップ203を生成する。加工条件パラメータ205には、切削送り時定数および切削送り限界速度が含まれる。速度マップ203の一例を図4に示す。図4は、実施の形態1にかかる数値制御装置100の速度マップ作成部102が作成する速度マップ203の一例を示す図である。
The speed
速度マップ203は、指令速度の切替わり位置における、軸毎の位置情報および速度指令値からなる。指令速度の切替わり位置は、切削/非切削判定部201による判定結果が変化する位置に基づいて決まる位置であり、具体的には、非切削状態から切削状態への切替わり位置、または、切削状態から非切削状態への切替わり位置に基づいて決まる位置である。非切削状態から切削状態に切替わる際の指令速度の切替わり位置は、非切削状態から切削状態への切替わり位置から減速時間を加味した位置となる。切削状態から非切削状態に切替わる際の指令速度の切替わり位置は、切削状態から非切削状態への切替わり位置に一致する。つまり、速度マップ203は、切削状態から非切削状態となる位置と非切削時の目標速度である指令速度、および、非切削状態から切削状態となる前に減速を開始する位置と、切削時の目標速度である指令速度からなる。目標速度とは、加工プログラム110に記述された工具の送り速度である。
The
速度マップ登録部204は、速度マップ生成部202が生成した速度マップを速度マップデータベース105に登録する。
The speed map registration unit 204 registers the speed map generated by the speed
図5は、実施の形態1にかかる数値制御装置100の速度マップ作成部102の動作の一例を示すフローチャートである。
FIG. 5 is a flowchart showing an example of the operation of the speed
速度マップ作成部102は、まず、データ収集部101から出力される加工情報103を読み込む(ステップS11)。速度マップ作成部102は、このステップS11では、加工情報103の1レコードを読み込む。より詳細には、速度マップ作成部102は、加工情報103に含まれる、時間t、主軸負荷値lおよび移動指令値pの組のうち、過去に実行したステップS11で読み込んでいない組の中の最も古い時間の組を読み込む。
The speed
速度マップ作成部102は、次に、切削/非切削判定部201において、加工情報103および切削判定閾値104に基づいて、切削経路上に存在する非切削部を判定する。非切削部は切削を行わない区間である。すなわち、切削/非切削判定部201は、加工情報103および切削判定閾値104を用いて、ワークを加工する際に工具が移動する経路である切削経路のどの区間でワークの切削を行い、どの区間でワークの切削を行わないかを判定する(ステップS12)。なお、以下の説明では、便宜上、切削経路上の切削を行う区間、具体的には、主軸負荷値が切削判定閾値104よりも大きくなる区間を切削部と称する。また、主軸負荷値が切削閾値以下となる区間が上記の非切削部となる。
Next, the speed
切削/非切削判定部201は、次に、切削部と非切削部の切替わりの判定、すなわち、ステップS12での最新の判定結果が、ステップS12での前回の判定結果から切替わったか否かを判定する(ステップS13)。切削部と非切削部が切替わらない場合(ステップS13:No)、ステップS11に戻り、加工情報103の読み込み、および、切削/非切削の判定を再度行う。
Next, the cutting /
切削部と非切削部が切替わった場合(ステップS13:Yes)、速度マップ生成部202が加減速時間を算出する(ステップS14)。ここでの加減速時間とは、工具の送り速度を定められた加速度で加速させる時間、および、工具の送り速度を定められた減速度で減速させる時間である。ステップS14において、速度マップ生成部202は、非切削部から切削部に切替わる第1の変化点では、ステップS12における判定結果から特定される、非切削部が連続する時間と、加工情報103に含まれる移動指令値とから、加減速時間を算出する。例えば、速度マップ生成部202は、非切削部が終了となる時間以前に、すなわち、切削部が開始となる時間以前に、工具の送り速度がワークの切削に適した速度まで減速するよう、減速時間を算出する。加工時間の短縮のためには、工具の送り速度がワークの切削に適した速度となるタイミングが切削部の開始タイミングと一致するのが望ましい。一方、切削判定閾値104の設定値と主軸負荷値との関係から、切削/非切削判定部201による判定結果に誤差が含まれる可能性がある。そのため、速度マップ生成部202は、上記誤差を考慮して減速時間を算出してもよい。このようにすることで、切削/非切削判定部201による判定結果に誤差が含まれる場合に加工精度が劣化するのを防止できる。なお、上記の「ワークの切削に適した速度」とは、加工プログラム110に記述された指令で指定されている、ワークを切削する際の工具の送り速度である。また、ステップS14において、速度マップ生成部202は、切削部から非切削部に切替わる第2の変化点では、非切削部の開始後に工具の送り速度を定められた加速度で加速させる時間(加速時間)を算出する。
When the cut portion and the non-cut portion are switched (step S13: Yes), the speed
速度マップ生成部202は、次に、上記で算出した加減速時間を加味した指令速度を算出し、速度マップを更新する(ステップS15)。マップを更新する、とは、マップを1行追加することである。
Next, the speed
ステップS15の速度マップの更新処理が終了すると、速度マップ作成部102は、加工情報103をすべて読み込んだか、すなわち、繰り返し実行する上記のステップS11において加工情報103のすべてのレコードの読み込みが完了したかを確認する(ステップS16)。読み込みが完了していない場合(ステップS16:No)、ステップS11に戻る。読み込みが完了した場合(ステップS16:Yes)、ステップS15で更新された速度マップを、速度マップ登録部204が速度マップデータベース105に登録する(ステップS17)。
When the speed map update process in step S15 is completed, has the speed
数値制御装置100は、速度マップ作成部102による速度マップの作成が完了した後、作成した速度マップを用いて工作機械を制御して加工を行う。速度マップを用いた加工において、加工時間および加工結果の一方または双方に問題がある場合、切削判定閾値104を調整した上で速度マップ作成部102が図5に示す一連の処理を再度実行することで、精度の高い速度マップを作成する。
After the speed
図6は、実施の形態1にかかる数値制御装置100の指令出力部107の動作の一例を示すフローチャートである。図6は、指令出力部107が速度マップデータベース105に登録されている速度マップに基づく指令を出力する動作を示している。
FIG. 6 is a flowchart showing an example of the operation of the
指令出力部107は、まず、速度マップデータベース105に登録されている速度マップ203から1レコードを読み込み(ステップS21)、さらに、現在の加工位置を取得する(ステップS22)。指令出力部107は、次に、速度マップが示す位置に現在の加工位置が到達したか、すなわち、ステップS21で読み込んだレコード(以下、現在レコードと称する)の位置情報が示す位置に現在の加工位置が到達したかを確認する(ステップS23)。速度マップが示す位置に現在の加工位置が到達していない場合(ステップS23:No)、指令出力部107は、速度マップの速度指令値に基づいた指令、すなわち、現在レコードの速度指令値に基づいた指令を作成する(ステップS24)。指令出力部107は、次に、作成した指令をアンプ120に出力する(ステップS25)。指令出力部107は、次に、加工プログラム110が終了かを判定し(ステップS26)、終了ではない場合(ステップS26:No)、ステップS22に戻る。加工プログラム110が終了の場合(ステップS26:Yes)、指令出力部107は動作を終了する。また、上記のステップS23において、速度マップが示す位置に現在の加工位置が到達したと判定した場合(ステップS23:Yes)、指令出力部107はステップS21に戻る。
The
つづいて、実施の形態1にかかる数値制御装置100を用いて行う加工動作について説明する。図7は、実施の形態1にかかる数値制御装置100を用いて行う加工動作の一例を示す図である。図7は、数値制御装置100が速度マップを使用して指令を生成する場合の速度の変化の例を示す。時刻T1の座標を(X1,Y1)、時刻T2の座標を(X2,Y2)、時刻T3の座標を(X3,Y3)、時刻T4の座標を(X4,Y4)とすると、図7の場合に対応する速度マップは図8のようになる。 Next, a machining operation performed by using the numerical control device 100 according to the first embodiment will be described. FIG. 7 is a diagram showing an example of a machining operation performed by using the numerical control device 100 according to the first embodiment. FIG. 7 shows an example of a change in speed when the numerical control device 100 uses a speed map to generate a command. Assuming that the coordinates of the time T1 are (X1, Y1), the coordinates of the time T2 are (X2, Y2), the coordinates of the time T3 are (X3, Y3), and the coordinates of the time T4 are (X4, Y4), the case of FIG. The speed map corresponding to is as shown in FIG.
図7に示す通り、数値制御装置100が速度マップを使用して指令を生成することで工作機械が切削加工を行う場合、工作機械は切削部から非切削部への切替わり位置で加速を開始し、速度v2まで加速する。その後、工作機械は非切削部から切削部への切替わり位置までに、元の速度v1まで減速する。 As shown in FIG. 7, when the machine tool performs cutting by generating a command using the speed map, the machine tool starts accelerating at the switching position from the cutting portion to the non-cutting portion. Then accelerate to speed v2. After that, the machine tool decelerates to the original speed v1 by the switching position from the non-cutting portion to the cutting portion.
指令出力部107が速度マップを使用して指令を生成する場合、使用する速度マップの指定は加工プログラム110によって行う。指令出力部107は、加工プログラム110で指定された速度マップが速度マップデータベース105内に存在する場合は速度マップを使用して指令を生成し、存在しない場合は加工プログラム110に従って指令を生成する。
When the
また、使用する速度マップが加工プログラム110で指定されない場合、速度マップを用いた速度制御は無効となる。また、数値制御装置100は、使用する速度マップが加工プログラム110で指定されず、かつ、後述のGUI部106を用いてユーザが任意の速度マップを指定した場合、指定された速度マップを使用して指令を生成することができる。なお、使用する速度マップの指定が加工プログラム110およびGUI部106の双方によって行われ、かつ指定された速度マップが異なる場合、数値制御装置100は、加工プログラム110が指定する速度マップを使用してもよいし、GUI部106を用いて指定された速度マップを使用してもよい。どちらの指定を優先するかをユーザが設定できる構成としてもよい。
Further, if the speed map to be used is not specified in the
GUI部106は、指令出力部107が指令を生成する際に使用する速度マップをユーザが指定する場合に利用される。
The
GUI部106において、速度マップ表示部108は、ユーザが速度マップを指定する際に、速度マップデータベース105に登録されている速度マップの一覧を表示する。速度マップ選択部109は、速度マップの一覧から任意の速度マップを選択するための操作をユーザから受け付ける。この場合、指令出力部107は、ユーザに選択された速度マップを速度マップデータベース105から取得し、取得した速度マップに基づいた指令を生成してアンプ120に出力する。
In the
以上のように、本実施の形態にかかる数値制御装置100は、加工プログラム110に従って工作機械を制御して行う加工動作の結果に基づいて、工具の送り速度の時間変化を表す速度マップを作成し、速度マップの作成が終了した後は速度マップを使用して工作機械を制御する。速度マップは、速度の切替わり位置の情報と、速度の切替わり位置における速度指令値とを含む。数値制御装置100によれば、切削部の開始地点を主軸負荷値と切削判定閾値104とを比較して特定し、切削部の開始地点を考慮した速度制御を行うため、ワークへの切込み時の速度を適切に制御して加工プログラムに記載された速度と実際の速度との差異を抑制できる。これにより、加工精度が劣化するのを防止することができ、さらに、非切削部では工具の送り速度を高めることで加工時間を短縮できる。
As described above, the numerical control device 100 according to the present embodiment creates a speed map showing the time change of the feed rate of the tool based on the result of the machining operation performed by controlling the machine tool according to the
なお、本実施の形態では、速度マップが表す速度を工具の送り速度としているが、速度マップが表す速度は、ワークの移動速度、または、ワークと工具の相対速度、としてもよい。 In the present embodiment, the speed represented by the speed map is used as the feed speed of the tool, but the speed represented by the speed map may be the moving speed of the work or the relative speed between the work and the tool.
ここで、数値制御装置100のハードウェア構成について説明する。図9は、実施の形態1にかかる数値制御装置100のハードウェア構成例を示す図である。 Here, the hardware configuration of the numerical control device 100 will be described. FIG. 9 is a diagram showing a hardware configuration example of the numerical control device 100 according to the first embodiment.
数値制御装置100は、例えば、図9に示すプロセッサ91、メモリ92、表示装置93、入力装置94およびインターフェース回路95により実現することができる。プロセッサ91は、CPU(Central Processing Unit、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、DSP(Digital Signal Processor)ともいう)またはシステムLSI(Large Scale Integration)である。メモリ92は、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリー、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)、EEPROM(登録商標)(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)などである。表示装置93は、液晶パネルなどである。入力装置94は、キーボード、マウスなどである。表示装置93および入力装置94は、これらが一体化されたタッチパネルであってもよい。
The numerical control device 100 can be realized by, for example, the
数値制御装置100のデータ収集部101、速度マップ作成部102、GUI部106および指令出力部107は、これらの各部として動作するためのプログラムをプロセッサ91が実行することにより実現される。データ収集部101、速度マップ作成部102、GUI部106および指令出力部107として動作するためのプログラムはメモリ92に格納されている。プロセッサ91は、このプログラムをメモリ92から読み出して実行することにより、データ収集部101、速度マップ作成部102、GUI部106および指令出力部107として動作する。プロセッサ91は、データ収集部101または指令出力部107として動作する際にはインターフェース回路95を利用する。また、プロセッサ91は、GUI部106として動作する際には表示装置93および入力装置94を利用する。メモリ92に格納されるプログラムは、データ収集部101、速度マップ作成部102、GUI部106および指令出力部107の手順または方法をコンピュータに実行させるものであるともいえる。メモリ92は、プロセッサ91が各種処理を実行する際の一時メモリにも使用される。メモリ92に格納される格納される上記のプログラムは、例えば、CD(Compact Disc)-ROM、DVD(Digital Versatile Disc)-ROMなどの記憶媒体に書き込まれた状態でユーザ等に提供される形態であってもよいし、ネットワークを介して提供される形態であってもよい。
The data acquisition unit 101, the speed
また、メモリ92は、数値制御装置100の速度マップデータベース105を実現するために用いられる。また、メモリ902は、数値制御装置100が、図1などに示す加工情報103、切削判定閾値104および加工プログラム110を保持するためにも用いられる。
Further, the
インターフェース回路95は、数値制御装置100を他の装置に接続するために用いられる。本実施の形態における他の装置の例はアンプ120である。
The
なお、他の実施の形態で説明する数値制御装置のハードウェア構成は数値制御装置100と同様である。 The hardware configuration of the numerical control device described in another embodiment is the same as that of the numerical control device 100.
実施の形態2.
図10は、実施の形態2にかかる数値制御装置の構成例を示す第1の図、図11は、実施の形態2にかかる数値制御装置の構成例を示す第2の図である。図10および図11に示す数値制御装置の各構成要素のうち、実施の形態1にかかる数値制御装置100と同一機能を達成する構成要素には実施の形態1と同一の符号を付している。実施の形態1と同一の符号を付した構成要素の動作は実施の形態1と同じであるため説明は省略する。Embodiment 2.
10 is a first diagram showing a configuration example of the numerical control device according to the second embodiment, and FIG. 11 is a second diagram showing a configuration example of the numerical control device according to the second embodiment. Among the components of the numerical control device shown in FIGS. 10 and 11, the components that achieve the same functions as the numerical control device 100 according to the first embodiment are designated by the same reference numerals as those of the first embodiment. .. Since the operation of the components having the same reference numerals as those of the first embodiment is the same as that of the first embodiment, the description thereof will be omitted.
実施の形態2にかかる数値制御装置は、ワーク材質、工具種別/材質、切削時の主軸負荷値および速度から、切削判定閾値104を学習し、学習した切削判定閾値104を用いて速度マップを作成する点が実施の形態1にかかる数値制御装置100と異なる。「工具種別/材質」は工具の種別と工具の材質とを示す情報である。
The numerical control device according to the second embodiment learns the cutting
図10に示す数値制御装置100aは、実施の形態1にかかる数値制御装置100のデータ収集部101をデータ収集部101aに置き換え、さらに、機械学習装置130を追加した構成である。データ収集部101aの動作は、数値制御装置100のデータ収集部101と同様であるが、加工情報103aを生成する点が異なる。加工情報103aは、主軸負荷値、移動指令値、ワーク材質および工具種別/材質を含む。すなわち、加工情報103aは、加工情報103にワーク材質および工具種別/材質を追加した構成である。また、図11に示す数値制御装置100bは、実施の形態1にかかる数値制御装置100のデータ収集部101をデータ収集部101aに置き換え、さらに、推論装置140を追加した構成である。図11に示すデータ収集部101aおよび加工情報103aは、図10に示すデータ収集部101aおよび加工情報103aと同一である。
The numerical control device 100a shown in FIG. 10 has a configuration in which the data collection unit 101 of the numerical control device 100 according to the first embodiment is replaced with the data collection unit 101a, and the
図10の数値制御装置100aは、機械学習装置130が切削判定閾値104を学習して学習済モデルを生成する機能を有する。一方、図11の数値制御装置100bは、外部の装置により生成された学習済モデルを利用して切削判定閾値104を作成し、作成した切削判定閾値104を用いて速度マップを作成する機能を有する。数値制御装置100bが利用する学習済モデルを生成する外部の装置の例は数値制御装置100aの機械学習装置130である。
The numerical control device 100a of FIG. 10 has a function that the
なお、本実施の形態では、便宜上、機械学習装置130を備える数値制御装置100aと、推論装置140を備える数値制御装置100bとに分けて説明を行うが、機械学習装置130および推論装置140の双方を備える構成の数値制御装置としてもよい。
In the present embodiment, for convenience, the numerical control device 100a provided with the
まず、切削判定閾値104の学習を行う数値制御装置100aの詳細について説明する。
First, the details of the numerical control device 100a that learns the cutting
図12は、実施の形態2にかかる数値制御装置100aが備える機械学習装置130の構成例を示す図である。機械学習装置130は、データ取得部301、モデル生成部302および学習済モデル記憶部303を備える。
FIG. 12 is a diagram showing a configuration example of the
データ取得部301は、切削時の主軸負荷値および速度と、ワーク材質と、工具種別/材質と、切削判定閾値とを学習用データとして取得する。切削時の主軸負荷値は加工情報103aに含まれる主軸負荷値のうち、工作機械がワークを切削しているときの主軸負荷値である。切削時か否かは、切削判定閾値と主軸負荷値との比較によって判定する。切削時の速度は加工情報103aに含まれる移動指令値から算出される。ワーク材質および工具種別/材質は、加工情報103aに含まれるワーク材質および工具種別/材質である。切削判定閾値は図10に示す切削判定閾値104であり、機械学習の正解データに相当する。データ取得部301は、取得した各データをモデル生成部302に出力する。
The data acquisition unit 301 acquires the spindle load value and speed at the time of cutting, the work material, the tool type / material, and the cutting determination threshold value as learning data. The spindle load value at the time of cutting is the spindle load value when the machine tool is cutting the workpiece among the spindle load values included in the
モデル生成部302は、データ取得部301から出力される切削時の主軸負荷値および速度と、ワーク材質と、工具種別/材質と、切削判定閾値との組合せに基づいて作成される学習用データに基づいて、切削判定閾値を学習する。すなわち、モデル生成部302は、切削時の主軸負荷値および速度と、ワーク材質と、工具種別/材質と、切削判定閾値とに基づいて最適な切削判定閾値を推論するための学習済モデルを生成する。ここで、学習用データは、切削時の主軸負荷値および速度と、ワーク材質と、工具種別/材質と、切削判定閾値とを互いに関連付けたデータである。
The
モデル生成部302が用いる学習アルゴリズムは教師あり学習、教師なし学習、強化学習等の公知のアルゴリズムを用いることができる。一例として、ニューラルネットワークを適用した場合について説明する。
As the learning algorithm used by the
モデル生成部302は、例えば、ニューラルネットワークモデルに従って、いわゆる教師あり学習により切削判定閾値を学習する。ここで、教師あり学習とは、入力と結果(ラベル)のデータの組を機械学習装置に与えることで、それらの学習用データにある特徴を学習し、入力から結果を推論する手法をいう。
The
ニューラルネットワークは、複数のニューロンからなる入力層と、複数のニューロンからなる中間層(隠れ層)と、複数のニューロンからなる出力層とで構成される。中間層は、1層、又は2層以上でもよい。 A neural network is composed of an input layer composed of a plurality of neurons, an intermediate layer (hidden layer) composed of a plurality of neurons, and an output layer composed of a plurality of neurons. The intermediate layer may be one layer or two or more layers.
例えば、図13に示すような3層のニューラルネットワークであれば、複数のデータが入力層の各ニューロン(X1-X3)に入力されると、各ニューロンは入力されたデータの値に重みW1(w11-w16)を掛けて、中間層の各ニューロン(Y1-Y2)へ出力する。すなわち、入力層の各ニューロンは、入力値に重みW1を掛けて得られた値を、中間層の全てのニューロンに向けて出力する。同様に、中間層の各ニューロンは、入力された値に重みW2(w21-w26)を掛けて、出力層の各ニューロン(Z1-Z3)へ出力する。出力層の各ニューロンは、中間層の各ニューロンから入力された値を外部に出力する。この出力結果は、重みW1およびW2の値によって変わる。 For example, in the case of a three-layer neural network as shown in FIG. 13, when a plurality of data are input to each neuron (X1-X3) in the input layer, each neuron weights W1 (weight W1) on the value of the input data. Multiply w11-w16) and output to each neuron (Y1-Y2) in the middle layer. That is, each neuron in the input layer outputs the value obtained by multiplying the input value by the weight W1 toward all the neurons in the intermediate layer. Similarly, each neuron in the middle layer multiplies the input value by the weight W2 (w21-w26) and outputs to each neuron (Z1-Z3) in the output layer. Each neuron in the output layer outputs the value input from each neuron in the middle layer to the outside. This output result depends on the values of the weights W1 and W2.
本実施の形態において、ニューラルネットワークは、データ取得部301によって取得される切削時の主軸負荷値および速度と、ワーク材質と、工具種別/材質と、切削判定閾値との組合せに基づいて作成される学習用データに従って、いわゆる教師あり学習により、切削判定閾値を学習する。 In the present embodiment, the neural network is created based on the combination of the spindle load value and speed at the time of cutting acquired by the data acquisition unit 301, the work material, the tool type / material, and the cutting determination threshold. The cutting judgment threshold is learned by so-called supervised learning according to the learning data.
すなわち、ニューラルネットワークは、切削時の主軸負荷値および速度と、ワーク材質と、工具種別/材質とを入力して出力層から出力された結果が、切削判定閾値に近づくように重みW1とW2を調整することで学習する。 That is, the neural network inputs the spindle load value and velocity at the time of cutting, the work material, and the tool type / material, and sets the weights W1 and W2 so that the result output from the output layer approaches the cutting determination threshold value. Learn by adjusting.
モデル生成部302は、以上のような学習を実行することで学習済モデルを生成し、出力する。
The
学習済モデル記憶部303は、モデル生成部302から出力された学習済モデルを記憶する。
The trained
次に、図14を用いて、機械学習装置130が切削判定閾値を学習する動作について説明する。図14は、実施の形態2にかかる機械学習装置130の動作の一例を示すフローチャートである。
Next, the operation of the
機械学習装置130においては、まず、データ取得部301が、切削時の主軸負荷値および速度と、ワーク材質と、工具種別/材質と、切削判定閾値とを取得する(ステップS31)。なお、ここでは切削時の主軸負荷値および速度と、ワーク材質と、工具種別/材質と、切削判定閾値とを同時に取得するものとしたが、これらの各データを関連づけて入力できればよく、各データをそれぞれ別のタイミングで取得してもよい。
In the
次に、モデル生成部302が、学習処理を行い、すなわち、データ取得部301によって取得される切削時の主軸負荷値および速度と、ワーク材質と、工具種別/材質と、切削判定閾値との組合せに基づいて作成される学習用データに従って、いわゆる教師あり学習により切削判定閾値を学習し、学習済モデルを生成する(ステップS32)。
Next, the
次に、学習済モデル記憶部303が、モデル生成部302が生成した学習済モデルを記憶する(ステップS33)。
Next, the trained
なお、本実施の形態では、切削判定閾値を学習する機械学習装置130を内部に備える数値制御装置100aについて説明したが、機械学習装置130は数値制御装置100aの外部の独立した装置としてもよい。例えば、機械学習装置130は、ネットワークを介して数値制御装置100aに接続され、この数値制御装置100aとは別個の装置であってもよい。また、機械学習装置130は、クラウドサーバ上に存在していてもよい。
In the present embodiment, the numerical control device 100a including the
つづいて、外部の機械学習装置で生成された学習済モデルを利用して切削判定閾値を推論する数値制御装置100bの詳細について説明する。ここでは、学習済モデルを生成する他の装置が数値制御装置100aの機械学習装置130であるものとして説明を行う。
Next, the details of the numerical control device 100b for inferring the cutting determination threshold value by using the trained model generated by the external machine learning device will be described. Here, it is assumed that the other device that generates the trained model is the
図15は、実施の形態2にかかる数値制御装置100bが備える推論装置140の構成例を示す図である。推論装置140は、データ取得部401、推論部402および学習済モデル記憶部403を備える。学習済モデル記憶部403は、上述した数値制御装置100aの機械学習装置130で作成された学習済モデルを受け取り、記憶しているものとする。
FIG. 15 is a diagram showing a configuration example of the inference device 140 included in the numerical control device 100b according to the second embodiment. The inference device 140 includes a
データ取得部401は、切削時の主軸負荷値および速度と、ワーク材質と、工具種別/材質とを取得する。データ取得部401は、取得した各データを推論部402に出力する。
The
推論部402は、学習済モデル記憶部403が記憶している学習済モデルを利用して切削判定閾値を推論する。すなわち、推論部402は、この学習済モデルにデータ取得部401が取得した切削時の主軸負荷値および速度と、ワーク材質と、工具種別/材質とを入力することによって、これらの入力データ(切削時の主軸負荷値および速度,ワーク材質,工具種別/材質)から推論される切削判定閾値を出力することができる。推論部402は、推論した切削判定閾値を速度マップ作成部102に出力する。
The inference unit 402 infers the cutting determination threshold value using the learned model stored in the learned model storage unit 403. That is, the inference unit 402 inputs these input data (cutting) by inputting the spindle load value and speed at the time of cutting acquired by the
なお、本実施の形態では、数値制御装置100aの機械学習装置130で学習した学習済モデルを用いて数値制御装置100bの推論装置140が切削判定閾値を推論するものとしたが、数値制御装置100bの内部で学習を行うようにしてもよい。すなわち、数値制御装置100bは、数値制御装置100aの機械学習装置130と同様の機械学習装置を備え、この機械学習装置で学習した学習済モデルを用いて推論装置140が切削判定閾値を推論する構成としてもよい。
In the present embodiment, the inference device 140 of the numerical control device 100b infers the cutting determination threshold using the trained model learned by the
次に、図16を用いて、推論装置140が切削判定閾値を推論する動作について説明する。図16は、実施の形態2にかかる推論装置140の動作の一例を示すフローチャートである。 Next, the operation of the inference device 140 inferring the cutting determination threshold value will be described with reference to FIG. FIG. 16 is a flowchart showing an example of the operation of the inference device 140 according to the second embodiment.
推論装置140においては、まず、データ取得部401が、切削時の主軸負荷値および速度と、ワーク材質と、工具種別/材質とを取得する(ステップS41)。
In the inference device 140, first, the
次に、推論部402が、切削時の主軸負荷値および速度と、ワーク材質と、工具種別/材質とを学習済モデル記憶部403が記憶している学習済モデルに入力し(ステップS42)、これに伴い学習済モデルから出力される切削判定閾値を取得する。 Next, the inference unit 402 inputs the spindle load value and speed at the time of cutting, the work material, and the tool type / material into the trained model stored in the trained model storage unit 403 (step S42). Along with this, the cutting judgment threshold output from the trained model is acquired.
次に、推論部402は、ステップS42で取得した切削判定閾値を速度マップ作成部102に出力する(ステップS43)。 Next, the inference unit 402 outputs the cutting determination threshold value acquired in step S42 to the speed map creation unit 102 (step S43).
このようにして推論装置140が推論した切削判定閾値を受け取った速度マップ作成部102は、受け取った切削閾値を使用して、実施の形態1で説明した動作を実行し、速度マップを作成する。これにより、切削時の主軸負荷値および速度、ワーク材質、工具種別/材質といった、加工結果に影響を与える各種条件に対して適切な切削判定閾値を設定することができる。すなわち、速度マップ作成部102が速度マップを作成する際に使用する切削判定閾値を最適化することができる。この結果、速度マップを使用して行う加工の精度が向上する。
The speed
なお、本実施の形態では、モデル生成部302が用いる学習アルゴリズムに教師あり学習を適用した場合について説明したが、これに限るものではない。学習アルゴリズムについては、教師あり学習以外にも、教師なし学習等を適用することも可能である。
In the present embodiment, the case where supervised learning is applied to the learning algorithm used by the
また、モデル生成部302は、複数の数値制御装置に対して作成される学習用データに従って、切削判定閾値を学習するようにしてもよい。なお、モデル生成部302は、同一のエリアで使用される複数の数値制御装置から学習用データを取得してもよいし、異なるエリアで独立して動作する複数の数値制御装置から取得される学習用データを利用して切削判定閾値を学習してもよい。また、学習用データを取得する数値制御装置を途中で対象に追加したり、対象から除去したりすることも可能である。さらに、ある数値制御装置に関して切削判定閾値を学習した学習装置を、これとは別の数値制御装置に適用し、当該別の数値制御装置に関して切削判定閾値を再学習して学習済モデルを更新するようにしてもよい。
Further, the
また、モデル生成部302が用いる学習アルゴリズムとしては、特徴量そのものの抽出を学習する、深層学習(Deep Learning)を用いることもでき、他の公知の方法、例えば遺伝的プログラミング、機能論理プログラミング、サポートベクターマシンなどに従って機械学習を実行してもよい。
Further, as the learning algorithm used by the
以上の実施の形態に示した構成は、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、実施の形態同士を組み合わせることも可能であるし、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。 The configuration shown in the above embodiments is an example, and can be combined with another known technique, can be combined with each other, and does not deviate from the gist. It is also possible to omit or change a part of the configuration.
100,100a,100b 数値制御装置、101,101a データ収集部、102 速度マップ作成部、103,103a 加工情報、104 切削判定閾値、105 速度マップデータベース、106 グラフィカルユーザインターフェース部、107 指令出力部、108 速度マップ表示部、109 速度マップ選択部、110 加工プログラム、120 アンプ、130 機械学習装置、140 推論装置、201 切削/非切削判定部、202 速度マップ生成部、203 速度マップ、204 速度マップ登録部、205 加工条件パラメータ、301,401 データ取得部、302 モデル生成部、303,403 学習済モデル記憶部、402 推論部。 100, 100a, 100b Numerical control device, 101, 101a Data collection unit, 102 Speed map creation unit, 103, 103a Machining information, 104 Cutting judgment threshold, 105 Speed map database, 106 Graphical user interface unit, 107 Command output unit, 108 Speed map display unit, 109 speed map selection unit, 110 machining program, 120 amplifier, 130 machine learning device, 140 inference device, 201 cutting / non-cutting determination unit, 202 speed map generator, 203 speed map, 204 speed map registration unit , 205 Machining condition parameter, 301, 401 data acquisition unit, 302 model generation unit, 303, 403 trained model storage unit, 402 inference unit.
Claims (8)
前記速度マップを保持する速度マップデータベースと、
前記工作機械に対する指令を前記速度マップに基づいて生成する指令出力部と、
を備え、
前記指令出力部は、加工プログラムまたはユーザが指定する速度マップを前記速度マップデータベースが保持している場合は前記工作機械に対する指令を前記加工プログラムまたはユーザが指定する速度マップに基づいて生成し、前記加工プログラムまたは前記ユーザが指定する速度マップを前記速度マップデータベースが保持していない場合は前記工作機械に対する指令を前記加工プログラムに基づいて生成し、前記加工プログラムおよび前記ユーザにより異なる速度マップが指定された場合、前記工作機械に対する指令を前記ユーザにより指定された速度マップに基づいて生成する、
ことを特徴とする数値制御装置。 Based on the machining information obtained by cutting the workpiece by controlling the machine tool, the section where cutting is performed on the cutting path when cutting the workpiece and the section where cutting is not performed. A speed map creation unit that identifies a cut portion and creates a speed map having information on a feed speed in the non-cut portion and a feed speed in the cut portion.
A speed map database that holds the speed map and
A command output unit that generates commands for the machine tool based on the speed map, and
Equipped with
When the speed map database holds a speed map specified by the machining program or the user, the command output unit generates a command to the machine tool based on the machining program or the speed map specified by the user . If the speed map database does not hold the machining program or the speed map specified by the user, a command to the machine tool is generated based on the machining program, and a different speed map is specified by the machining program and the user. If so, a command to the machine tool is generated based on the speed map specified by the user.
A numerical control device characterized by that.
ことを特徴とする請求項1に記載の数値制御装置。 The speed map creating unit creates the speed map so that the feed speed is reduced to the feed speed at the time of cutting specified by the machining program by the timing when the feed speed is switched from the non-cutting portion to the cutting portion.
The numerical control device according to claim 1.
前記非切削部から前記切削部に切替わる第1の変化点において、加工プログラムで指定された送り速度となるよう、前記非切削部において減速を開始する減速開始点の位置情報、および前記送り速度を含む、
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。 The speed map is
At the first change point where the non-cutting portion is switched to the cutting portion, the position information of the deceleration start point at which deceleration is started in the non-cutting portion and the feed speed so as to be the feed speed specified by the machining program. including,
The numerical control device according to claim 1 or 2.
前記主軸負荷値および切削判定閾値に基づいて、前記切削部か前記非切削部かを判定する状態判定部と、
前記状態判定部による判定結果に基づいて前記速度マップを生成する速度マップ生成部と、
前記速度マップ生成部が生成した前記速度マップを前記速度マップデータベースに登録する速度マップ登録部と、
を備えることを特徴とする請求項4に記載の数値制御装置。 The speed map creation unit
A state determination unit that determines whether the cutting portion or the non-cut portion is based on the spindle load value and the cutting determination threshold value.
A speed map generation unit that generates the speed map based on the determination result by the state determination unit, and a speed map generation unit.
A speed map registration unit that registers the speed map generated by the speed map generation unit in the speed map database, and a speed map registration unit.
The numerical control device according to claim 4, wherein the numerical control device is provided.
前記速度マップを保持する速度マップデータベースと、
前記工作機械に対する指令を前記速度マップに基づいて生成する指令出力部と、
前記ワークの切削時の前記工作機械の主軸負荷値および送り速度と、前記ワークの材質と、前記ワークを切削する工具の種別および材質と、前記速度マップ作成部が前記切削部および前記非切削部を特定する処理で使用する切削判定閾値とに基づいて、当該切削判定閾値を学習して学習済モデルを生成するモデル生成部と、
前記ワークの切削時の前記主軸負荷値および送り速度と、前記ワークの材質と、前記ワークを切削する工具の種別および材質と、前記学習済モデルとに基づいて、前記切削判定閾値を推論する推論部と、
を備えることを特徴とする数値制御装置。 Based on the machining information obtained by cutting the workpiece by controlling the machine tool, the section where cutting is performed on the cutting path when cutting the workpiece and the section where cutting is not performed. A speed map creation unit that identifies a cut portion and creates a speed map having information on a feed speed in the non-cut portion and a feed speed in the cut portion.
A speed map database that holds the speed map and
A command output unit that generates commands for the machine tool based on the speed map, and
The spindle load value and feed speed of the machine tool at the time of cutting the work, the material of the work, the type and material of the tool for cutting the work, and the speed map creating part are the cutting part and the non-cutting part. A model generation unit that learns the cutting judgment threshold and generates a trained model based on the cutting judgment threshold used in the process of specifying
Inference to infer the cutting determination threshold based on the spindle load value and feed rate at the time of cutting the work, the material of the work, the type and material of the tool for cutting the work, and the learned model. Department and
A numerical control device characterized by being provided with.
ことを特徴とする請求項1から6のいずれか一つに記載の数値制御装置。 The speed map creating unit creates the speed map based on the processing information obtained in the first processing of the work.
The numerical control device according to any one of claims 1 to 6, wherein the numerical control device is characterized.
を備えることを特徴とする請求項1から7のいずれか一つに記載の数値制御装置。 A graphical user interface unit for selecting a speed map to be used for cutting from the speed maps registered in the speed map database.
The numerical control device according to any one of claims 1 to 7, wherein the numerical control device is provided.
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