JP7674500B2

JP7674500B2 - 数値制御装置

Info

Publication number: JP7674500B2
Application number: JP2023550915A
Authority: JP
Inventors: 和彦森嵜
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2021-09-30
Filing date: 2021-09-30
Publication date: 2025-05-09
Anticipated expiration: 2041-09-30
Also published as: JPWO2023053349A1; WO2023053349A1; US20240377813A1; CN117980838A; JP2025100832A; DE112021007995T5; WO2023053349A9

Description

本開示は、工作機械の数値制御装置に関する。

従来、数値制御装置では、サーボモータからのフィードバック情報を利用して、駆動軸の加速度および加加速度が原因で生じる工作機械の振動による加工面品質への影響を考慮した加工シミュレーションが行われている（特許文献１）。フィードバック情報を利用することにより、工作機械の実際の軸の動きを反映した加工シミュレーションを行うことができる。

特開２０２０－７１７３４号公報

しかし、サーボモータから取得されるフィードバック情報には、工具交換に関する情報が含まれていない。そのため、フィードバック情報を利用した場合、工具交換のシミュレーションを含む加工シミュレーションを行うことができない。

一方、加工プログラムに含まれる工具交換指令に基づいて工具交換のシミュレーションを行うことが考えられる。しかし、工具交換が指令されるタイミングと、実際に工作機械で工具交換が実行されるタイミングとの間には、ずれが生じる。そのため、フィードバック情報に基づいて行なわれるシミュレーションに工具交換のシミュレーションを、タイミングを合わせて組み入れることができない。

本開示は、フィードバック情報に基づいて行なわれるシミュレーションに工具交換のシミュレーションを、タイミングを合わせて組み入れて加工シミュレーションを実行することが可能な数値制御装置を提供することを目的とする。

数値制御装置が、工具を特定する工具情報を含む加工プログラムを解釈して工作機械の軸を制御する制御部と、軸の位置を示すフィードバック情報を工作機械から取得するフィードバック情報取得部と、加工プログラムから工具情報を取得し、かつ、工具が交換されたことを示す交換情報を工作機械から取得する工具交換情報取得部と、フィードバック情報取得部によって取得されたフィードバック情報と、工具交換情報取得部によって取得された工具情報および交換情報とを合成して合成情報を生成する合成情報生成部と、工具の形状を示す形状情報を記憶する形状情報記憶部と、合成情報、および形状情報に基づいて、ワークの加工シミュレーションを実行する加工シミュレーション部と、加工シミュレーションを実行することによって生成された加工後のワークの形状を示す加工形状情報を出力する出力部と、を備える。

本開示の一態様により、フィードバック情報に基づいて行なわれるシミュレーションに工具交換のシミュレーションを、タイミングを合わせて組み入れて加工シミュレーションを実行することが可能な数値制御装置を提供することを目的とする。

工作機械のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。数値制御装置の機能の一例を示す図である。加工プログラムの一例を示す図である。合成情報の一例を示す図である。形状情報の一例を示す図である。加工シミュレーションの一例を示す図である。加工シミュレーションの一例を示す図である。加工シミュレーションの一例を示す図である。数値制御装置が実行する処理の流れの一例について説明する図である。

以下、本開示の実施形態について図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態で説明する特徴のすべての組み合わせが課題解決に必ずしも必要であるとは限らない。また、必要以上の詳細な説明を省略する場合がある。また、以下の実施形態の説明、および図面は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるものであり、請求の範囲を限定することを意図していない。

図１は、数値制御装置を備える工作機械のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。工作機械１は、旋盤、マシニングセンタおよび複合加工機を含む。

工作機械１は、数値制御装置２と、入出力装置３と、サーボアンプ４と、サーボモータ５と、スピンドルアンプ６と、スピンドルモータ７と、補助機器８とを備える。

数値制御装置２は、工作機械１全体を制御する装置である。数値制御装置２は、ハードウェアプロセッサ２０１と、バス２０２と、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）２０３と、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）２０４と、不揮発性メモリ２０５とを備えている。

ハードウェアプロセッサ２０１は、システムプログラムに従って数値制御装置２全体を制御するプロセッサである。ハードウェアプロセッサ２０１は、バス２０２を介してＲＯＭ２０３に格納されたシステムプログラムなどを読み出し、システムプログラムに基づいて各種処理を行う。ハードウェアプロセッサ２０１は、加工プログラムに基づいて、サーボモータ５、およびスピンドルモータ７を制御する。ハードウェアプロセッサ２０１は、例えば、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）、または電子回路である。

ハードウェアプロセッサ２０１は、制御周期ごとに、例えば、加工プログラムの解析、ならびに、サーボモータ５、およびスピンドルモータ７に対する制御指令の出力を行う。

バス２０２は、数値制御装置２内の各ハードウェアを互いに接続する通信路である。数値制御装置２内の各ハードウェアはバス２０２を介してデータをやり取りする。

ＲＯＭ２０３は、数値制御装置２全体を制御するためのシステムプログラムなどを記憶する記憶装置である。ＲＯＭ２０３は、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体である。

ＲＡＭ２０４は、各種データを一時的に格納する記憶装置である。ＲＡＭ２０４は、ハードウェアプロセッサ２０１が各種データを処理するための作業領域として機能する。

不揮発性メモリ２０５は、工作機械１の電源が切られ、数値制御装置２に電力が供給されていない状態でもデータを保持する記憶装置である。不揮発性メモリ２０５は、例えば、加工プログラム、および各種パラメータを記憶する。不揮発性メモリ２０５は、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体である。不揮発性メモリ２０５は、例えば、バッテリでバックアップされたメモリ、または、ＳＳＤ（ＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＤｒｉｖｅ）で構成される。

数値制御装置２は、さらに、インタフェース２０６と、軸制御回路２０７と、スピンドル制御回路２０８と、ＰＬＣ（ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＬｏｇｉｃＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）２０９と、Ｉ／Ｏユニット２１０とを備える。

インタフェース２０６は、バス２０２と入出力装置３とを接続する。インタフェース２０６は、例えば、ハードウェアプロセッサ２０１が処理した各種データを入出力装置３に送る。

入出力装置３は、インタフェース２０６を介して各種データを受け、各種データを表示する装置である。また、入出力装置３は、各種データの入力を受け付けてインタフェース２０６を介して各種データをハードウェアプロセッサ２０１に送る。入出力装置３は、例えば、タッチパネルである。入出力装置３がタッチパネルである場合、タッチパネルは、例えば、静電容量方式のタッチパネルである。なお、タッチパネルは、静電容量方式に限らず、他の方式のタッチパネルであってもよい。入出力装置３は、例えば、数値制御装置２が格納される操作盤（不図示）に設置される。

軸制御回路２０７は、サーボモータ５を制御する回路である。軸制御回路２０７は、ハードウェアプロセッサ２０１からの制御指令を受けてサーボモータ５を駆動させるための各種指令をサーボアンプ４に出力する。軸制御回路２０７は、例えば、サーボモータ５のトルクを制御するトルクコマンドをサーボアンプ４に送る。

サーボアンプ４は、軸制御回路２０７からの指令を受けて、サーボモータ５に電流を供給する。

サーボモータ５は、サーボアンプ４から電流の供給を受けて駆動する。サーボモータ５は、例えば、刃物台を駆動させるボールねじに連結される。サーボモータ５が駆動することにより、刃物台などの工作機械１の構造物が各軸方向に移動する。サーボモータ５は、軸の位置・速度を検出するエンコーダ（不図示）を内蔵し、このエンコーダからの位置・速度フィードバック情報を軸制御回路２０７にフィードバックして位置・速度のフィードバック制御を行う。

なお、サーボモータ５は、各軸に対して設けられる。すなわち、サーボモータ５は、X軸用サーボモータ、Ｙ軸用サーボモータ、およびＺ軸用サーボモータを含む。サーボモータ５は、さらに、Ａ軸用サーボモータ、Ｂ軸用サーボモータ、およびＣ軸用サーボモータを含んでいてもよい。軸制御回路２０７、およびサーボアンプ４は、各軸に対してそれぞれ設けられる。

スピンドル制御回路２０８は、スピンドルモータ７を制御するための回路である。スピンドル制御回路２０８は、ハードウェアプロセッサ２０１からの制御指令を受けてスピンドルモータ７を駆動させるための指令をスピンドルアンプ６に出力する。スピンドル制御回路２０８は、例えば、スピンドルモータ７の回転速度を制御するスピンドル速度コマンドをスピンドルアンプ６に送る。

スピンドルアンプ６は、スピンドル制御回路２０８からの指令を受けて、スピンドルモータ７に電流を供給する。

スピンドルモータ７は、スピンドルアンプ６から電流の供給を受けて駆動する。スピンドルモータ７は、主軸に連結され、主軸を回転させる。

ＰＬＣ２０９は、ラダープログラムを実行して補助機器８を制御する装置である。ＰＬＣ２０９は、Ｉ／Ｏユニット２１０を介して補助機器８に対して指令を送る。

Ｉ／Ｏユニット２１０は、ＰＬＣ２０９と補助機器８とを接続するインタフェースである。Ｉ／Ｏユニット２１０は、ＰＬＣ２０９から受けた指令を補助機器８に送る。

補助機器８は、工作機械１に設置され、工作機械１において補助的な動作を行う機器である。補助機器８は、Ｉ／Ｏユニット２１０から受けた指令に基づいて動作する。補助機器８は、工作機械１の周辺に設置される機器であってもよい。補助機器８は、例えば、工具交換装置、切削液噴射装置、または開閉ドア駆動装置である。

次に、数値制御装置２の機能について説明する。数値制御装置２は、サーボモータ５を制御することにより各軸を移動させる。また、数値制御装置２は、スピンドルモータ７を回転させる。これにより、数値制御装置２は、ワークの加工を行う。また、数値制御装置２は、フィードバック情報に基づいて加工シミュレーションを実行する。

フィードバック情報は、例えば、サーボモータ５から取得される情報である。サーボモータ５から取得される情報は、軸の位置を示す情報である。例えば、Ｘ軸用サーボモータから取得されるフィードバック情報は、Ｘ軸の位置を示す情報である。また、Ｙ軸用サーボモータから取得されるフィードバック情報は、Ｙ軸の位置を示す情報である。

図２は、数値制御装置２の機能の一例を示すブロック図である。数値制御装置２は、プログラム記憶部２１と、制御部２２と、フィードバック情報取得部２３と、工具交換情報取得部２４と、合成情報生成部２５と、形状情報記憶部２６と、加工シミュレーション部２７と、出力部２８とを備える。

プログラム記憶部２１、形状情報記憶部２６は、入出力装置３などから入力された加工プログラム、および工具の形状を示す形状情報が、ＲＡＭ２０４、または不揮発性メモリ２０５に記憶されることにより実現される。

制御部２２、フィードバック情報取得部２３、工具交換情報取得部２４、合成情報生成部２５、加工シミュレーション部２７、および出力部２８は、例えば、ハードウェアプロセッサ２０１が、ＲＯＭ２０３に記憶されているシステムプログラムならびに不揮発性メモリ２０５に記憶されている各種データを用いて演算処理することにより実現される。

プログラム記憶部２１は、加工プログラムを記憶する。加工プログラムは、旋削加工用プログラム、およびミリング加工用のプログラムの少なくともいずれかを含む。加工プログラムには、工具の移動経路を指定する指令が含まれる。工具の移動経路を指定する指令は、例えば、位置決め指令、直線補間指令、および円弧補間指令である。また、加工プログラムには、加工に利用される工具を特定する工具情報が含まれる。工具情報は、例えば、工具選択指令に含まれる工具番号を示す情報である。

図３は、加工プログラムの一例を示す図である。シーケンス番号Ｎ１１のブロックに記載されたＴコードは、工具選択指令である。つまり、指令「Ｔ０１」は、工具番号が１番の工具を選択する指令である。また、指令「Ｍ０６」は、工具交換を実行する指令である。したがって、シーケンス番号Ｎ１１のブロックでは、工具番号が１番の工具に工具交換することが指定されている。

シーケンス番号Ｎ１２のブロックに記載された指令「Ｇ００」は、位置決め指令である。また、「Ｘ１００．Ｙ１００．」は、工具が位置決めされる位置を指定する指令である。したがって、シーケンス番号Ｎ１２のブロックでは、Ｘ１００、Ｙ１００の位置に工具を位置決めすることが指定されている。また、シーケンス番号Ｎ１３のブロックでは、Ｚ３の位置に工具を位置決めすることが指定されている。

シーケンス番号Ｎ１４のブロックに記載された指令「Ｇ０１」は、直線補間指令である。また、「Ｚ－２．８」は、工具の移動先を指定する指令である。また、Ｆコードは、工具の送り速度を指定する指令である。つまり、シーケンス番号Ｎ１４のブロックでは、Ｚ－２．８の位置まで送り速度５００［ｍｍ／ｍｉｎ］で、工具を直線補間によって移動させることが指定されている。シーケンス番号Ｎ１５のブロックでは、Ｘ１２０、Ｙ１２０の位置まで工具を直線補間によって移動させることが指定されている。

シーケンス番号Ｎ２１のブロックでは、工具番号が２番の工具に工具交換することが指定されている。

シーケンス番号Ｎ２２のブロックでは、Ｘ１００、Ｙ１００の位置に工具を位置決めすることが指定されている。また、シーケンス番号Ｎ２３のブロックでは、Ｚ３の位置に工具を位置決めすることが指定されている。

シーケンス番号Ｎ２４のブロックでは、Ｚ－３の位置まで送り速度２５０［ｍｍ／ｍｉｎ］で、工具を直線補間によって移動させることが指定されている。シーケンス番号Ｎ２５のブロックでは、Ｘ１２０、Ｙ１２０の位置まで工具を直線補間によって移動させることが指定されている。なお、加工プログラムは、例えば、エンドオブプログラム指令Ｍ３０が指定されることにより終了する。ここで、図２の説明に戻る。

制御部２２は、工具を特定する工具情報を含む加工プログラムを解釈して工作機械１の軸を制御する。工作機械１の軸は、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸を含む。制御部２２は、例えば、図３に示す加工プログラムを解釈して各軸を制御する。これにより、工具が加工プログラムで指定された移動経路を移動する。

フィードバック情報取得部２３は、軸の位置を示すフィードバック情報を工作機械１から取得する。フィードバック情報は、時系列データである。つまり、フィードバック情報は、工具の移動経路を示すデータである。

フィードバック情報取得部２３がフィードバック情報を取得する際、ワークの加工が行われていなくてよい。つまり、ワーク把持部にワークが設置されていない状態でフィードバック情報を取得してよい。あるいは、フィードバック情報取得部２３がフィードバック情報を取得する際、ワークの加工が行われていてもよい。つまり、ワーク把持部にワークが設置された状態でフィードバック情報を取得してもよい。

フィードバック情報取得部２３は、例えば、所定の制御周期毎に各軸の位置を示す情報を取得する。例えば、フィードバック情報取得部２３は、１制御周期の期間内においてＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の位置を示すフィードバック情報を取得する。１制御周期は、例えば、数ミリ秒である。

フィードバック情報取得部２３は、工作機械１の各軸を駆動するサーボモータからフィードバック情報（フィードバック情報は、モータの位置、速度、加速度の少なくともいずれかを示す情報を含む。）を取得する。あるいは、例えば、工作機械１の各直線軸に沿って設置されたリニアエンコーダから、あるいは、各回転軸を中心に設置されたロータリエンコーダからフィードバック情報を取得してもよい。

工具交換情報取得部２４は、加工プログラムから工具情報を取得し、かつ、工具が交換されたことを示す交換情報を工作機械１から取得する。工具交換情報取得部２４は、例えば、加工プログラムを解釈した制御部２２が所定のレジスタ（不図示）に記憶させた工具情報を取得する。上述したように、工具情報は、工具選択指令に含まれる工具番号を示す情報である。

交換情報は、工具交換が完了したことを示す情報である。工具交換が完了するとは、工具主軸に対して加工プログラムで指定された工具が取り付けられ、軸の移動が可能になることである。工具交換が完了したことを示す情報は、例えば、所定の位置に設置された近接スイッチから出力される信号である。

合成情報生成部２５は、フィードバック情報取得部２３によって取得されたフィードバック情報と、工具交換情報取得部２４によって取得された工具情報および交換情報とを合成して合成情報を生成する。

合成情報生成部２５は、フィードバック情報の取得に係る時間軸と交換情報の取得に係る時間軸とを一致させて合成情報を生成する。時間軸を一致させるとは、タイミングを合わせることである。例えば、フィードバック情報取得部２３と工具交換情報取得部２４とは、１制御周期内において、それぞれ、フィードバック情報と交換情報とを取得する。合成情報生成部２５は、これら１制御周期内で取得されたフィードバック情報と交換情報とを組み合わせることにより時間軸を一致させる。これにより、合成情報生成部２５は、工具交換が完了したときの各軸の位置を示す情報を生成することができる。

図４は、合成情報の一例を示す図である。合成情報は、フィードバック情報、交換情報、および工具情報を組み合わせた時系列データである。

Ｎｏ．１の合成情報には、フィードバック情報が含まれている。フィードバック情報には、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の位置をそれぞれ示すデータ「Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１」が含まれている。また、Ｎｏ．１の合成情報には、交換情報および工具情報は含まれていない。この場合、フィードバック情報取得部２３がＮｏ．１のフィードバック情報を取得した制御周期において、工具交換情報取得部２４は、交換情報を取得していない。

Ｎｏ．２の合成情報には、フィードバック情報が含まれている。フィードバック情報には、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の位置をそれぞれ示すデータ「Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２」が含まれている。また、Ｎｏ．２の合成情報には、交換情報「完了」および工具情報「Ｔ０１」が含まれている。この場合、フィードバック情報取得部２３がＮｏ．２のフィードバック情報を取得した制御周期において、工具交換情報取得部２４は、交換情報を取得している。

Ｎｏ．３の合成情報には、フィードバック情報が含まれている。フィードバック情報には、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の位置をそれぞれ示すデータ「Ｘ３、Ｙ３、Ｚ３」が含まれている。また、Ｎｏ．３の合成情報には、交換情報および工具情報は含まれていない。

Ｎｏ．４の合成情報には、フィードバック情報が含まれている。フィードバック情報には、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の位置をそれぞれ示すデータ「Ｘ４、Ｙ４、Ｚ４」が含まれている。また、Ｎｏ．４の合成情報には、交換情報および工具情報は含まれていない。

Ｎｏ．ｎの合成情報には、フィードバック情報が含まれている。フィードバック情報には、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の位置をそれぞれ示すデータ「Ｘｎ、Ｙｎ、Ｚｎ」が含まれている。また、Ｎｏ．ｎの合成情報には、交換情報「完了」および工具情報「Ｔ０２」が含まれている。この場合、フィードバック情報取得部２３がＮｏ．ｎのフィードバック情報を取得した制御周期において、工具交換情報取得部２４は、交換情報を取得している。

Ｎｏ．ｎ＋１の合成情報には、フィードバック情報が含まれている。フィードバック情報には、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の位置をそれぞれ示すデータ「Ｘｎ＋１、Ｙｎ＋１、Ｚｎ＋１」が含まれている。また、Ｎｏ．ｎ＋１の合成情報には、交換情報および工具情報は含まれていない。ここで、図２の説明に戻る。

形状情報記憶部２６は、工具の形状を示す形状情報を記憶する。形状情報には、例えば、工具種別、刃径、刃長、シャンク径および全長を示す情報が含まれる。

図５は、形状情報の一例を示す図である。工具番号１番には、工具種別がフラットエンドミル、刃径がＤ６．０［ｍｍ］、刃長が１２［ｍｍ］、シャンク径が６［ｍｍ］、全長が５５［ｍｍ］の工具の形状情報が記憶されている。

工具番号２番には、工具種別がボールエンドミル、刃径がＲ１．０［ｍｍ］、刃長が４［ｍｍ］、シャンク径が４［ｍｍ］、全長が６０［ｍｍ］の工具の形状情報が記憶されている。さらに、工具番号３番以降についても工具の形状情報が記憶されてもよい。

加工シミュレーション部２７は、合成情報、および形状情報に基づいて、ワークの加工シミュレーションを実行する。加工シミュレーション部２７は、ワークの形状を示すワーク形状情報をさらに用いて加工シミュレーションを実行してもよい。この場合、形状情報記憶部２６にワークの形状を示すワーク形状情報を記憶させておいてもよい。加工シミュレーション部２７がワーク形状情報を用いてシミュレーションを実行する場合、加工シミュレーション部２７は、例えば、図６Ａに示す加工前のワークＷを描画する。

加工シミュレーション部２７は、合成情報に含まれる各軸の位置を示すデータに基づいて工具の位置を描画する。加工シミュレーション部２７が、例えば、図４に示す合成情報に基づいて加工シミュレーションを実行する場合、加工シミュレーション部２７は、まず、Ｎｏ．１のフィードバック情報が示す位置（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）に工具を描画する。このときに描画される工具は、例えば、前回の加工シミュレーションにおいて最後に用いられた工具である。

次に、加工シミュレーション部２７は、Ｎｏ．２のフィードバック情報が示す位置（Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２）に工具を描画する。また、加工シミュレーション部２７は、この位置において、工具交換の描画を行う。すなわち、加工シミュレーション部２７は、工具番号１番の工具に工具交換が行われる描画を行う。形状情報記憶部２６が、例えば、図５に示す形状情報を記憶している場合、加工シミュレーション部２７は、フラットエンドミルに工具交換が行われる描画を行う。

次に、加工シミュレーション部２７は、Ｎｏ．３のフィードバック情報が示す位置（Ｘ３、Ｙ３、Ｚ３）に工具を描画する。次に、加工シミュレーション部２７は、Ｎｏ．４のフィードバック情報が示す位置（Ｘ４、Ｙ４、Ｚ４）に工具を描画する。加工シミュレーション部２７は、このような処理を順次、合成情報、および形状情報に基づいて実行することにより、工具交換のシミュレーションを含む加工シミュレーションを行う。加工シミュレーション部２７は、工具番号１番の工具を用いて加工シミュレーションを実行した結果を、例えば、図６Ｂのように描画する。

同様に、加工シミュレーション部２７は、Ｎｏ．ｎのフィードバック情報が示す位置（Ｘｎ、Ｙｎ、Ｚｎ）に工具を描画する。また、加工シミュレーション部２７は、この位置において、工具交換の描画を行う。すなわち、加工シミュレーション部２７は、工具番号１番のフラットエンドミルから工具番号２番のボールエンドミルに工具交換が行われる描画を行う。

次に、加工シミュレーション部２７は、Ｎｏ．ｎ＋１のフィードバック情報が示す位置（Ｘｎ＋１、Ｙｎ＋１、Ｚｎ＋１）に工具を描画する。工具番号２番の工具を用いた加工シミュレーションが終了すると、加工シミュレーション部２７は、工具番号２番の工具を用いて加工シミュレーションを実行した結果を、例えば、図６Ｃのように描画する。

出力部２８は、加工シミュレーションを実行することによって生成された加工後のワークＷの形状を示す加工形状情報を出力する。なお、出力部２８は、加工後のワークＷの形状だけではなく、加工シミュレーション部２７によって描画された加工途中のワーク形状、および工具の動作を示す情報を出力してもよい。出力部２８は、例えば、入出力装置３の表示画面に加工形状情報を出力する。

次に、数値制御装置２が実行する処理の流れについて説明する。

図７は、数値制御装置２が実行する処理の流れの一例について説明する図である。

数値制御装置２では、まず、制御部２２が加工プログラムを解釈して、工作機械１の軸を制御する（ステップＳ１）。

次に、フィードバック情報取得部２３は、各軸の位置を示すフィードバック情報を取得する（ステップＳ２）。

次に、工具交換情報取得部２４が、工具情報および交換情報を取得する（ステップＳ３）。

次に、合成情報生成部２５が、フィードバック情報と、工具情報および交換情報を合成して合成情報を生成する（ステップＳ４）。

次に、加工シミュレーション部２７が合成情報および工具の形状を示す形状情報に基づいて加工シミュレーションを実行する（ステップＳ５）。

次に、出力部２８が加工後のワークＷの形状を示す加工形状情報を出力し（ステップＳ６）、処理を終了する。

以上説明したように、数値制御装置２は、工具を特定する工具情報を含む加工プログラムを解釈して工作機械１の軸を制御する制御部２２と、軸の位置を示すフィードバック情報を工作機械１から取得するフィードバック情報取得部２３と、加工プログラムから工具情報を取得し、かつ、工具が交換されたことを示す交換情報を工作機械１から取得する工具交換情報取得部２４と、フィードバック情報取得部２３によって取得されたフィードバック情報と、工具交換情報取得部２４によって取得された工具情報および交換情報とを合成して合成情報を生成する合成情報生成部２５と、工具の形状を示す形状情報を記憶する形状情報記憶部２６と、合成情報、および形状情報に基づいて、ワークＷの加工シミュレーションを実行する加工シミュレーション部２７と、加工シミュレーションを実行することによって生成された加工後のワークＷの形状を示す加工形状情報を出力する出力部２８と、を備える。

したがって、フィードバック情報に基づいて行なわれるシミュレーションに工具交換のシミュレーションを、タイミングを合わせて組み入れて加工シミュレーションを実行することができる。

また、合成情報生成部２５は、フィードバック情報の取得に係る時間軸と交換情報の取得に係る時間軸とを一致させて合成情報を生成する。したがって、数値制御装置２は、加工シミュレーション部２７によって描画される工具の工具交換のタイミングを、軸の位置を示す時系列データの時間軸に合わせて描画することができる。

また、フィードバック情報取得部２３と工具交換情報取得部２４とは、工作機械１から１制御周期内において、それぞれ、フィードバック情報と交換情報とを取得する。交換情報は、工具の交換が完了したことを示す信号である。したがって、数値制御装置２は、加工シミュレーション部２７によって描画される工具交換のタイミングを、軸の位置を示す時系列データの時間軸に容易に合わせることができる。

上述した実施形態では、工具交換情報取得部２４は、加工プログラムから工具情報を取得する。しかし、工具交換情報取得部２４は、工作機械１に設置された装置から工具情報を取得してもよい。例えば、工作機械１に搭載されるＡＴＣ（ＡｕｔｏｍａｔｉｃＴｏｏｌＣｈａｎｇｅｒ）は、工具番号を示す情報を有している。そのため、工具交換情報取得部２４は、交換情報とともに、工具情報をＡＴＣから取得してもよい。

上述した実施形態では、フィードバック情報取得部２３と工具交換情報取得部２４とが、１制御周期内において、それぞれ、フィードバック情報と交換情報とを取得する。しかし、合成情報生成部２５がフィードバック情報の取得に係る時間軸と交換情報の取得に係る時間軸とを一致させることができれば、必ずしも、フィードバック情報と交換情報とが１制御周期内において取得されなくてもよい。

例えば、フィードバック情報取得部２３は、フィードバック情報を取得するときの時刻に関する情報をフィードバック情報とともに取得する。フィードバック情報を取得するときの時刻に関する情報は、例えば、タイムスタンプによって付与される。また、工具交換情報取得部２４は、交換情報を取得するときの時刻に関する情報を交換情報とともに取得する。この場合、合成情報生成部２５は、タイムスタンプが示す時刻の情報に基づいて、両者の時間軸を一致させて、フィードバック情報と交換情報とを合成することができる。

数値制御装置２は、さらに、経路誤差算出部を備えていてもよい。経路誤差算出部は、加工プログラムの指令に基づいて算出された工具の移動経路とフィードバック情報が示す工具の移動経路との差を算出する。

出力部２８は、経路誤差算出部によって算出された、各移動経路の間の差を出力する。これにより、オペレータは、加工プログラムで指定された工具の移動経路と、実際に工作機械１の各軸を動作させたときの工具の移動経路との差を容易に確認することができる。

なお、本開示は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。本開示では、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

１工作機械
２数値制御装置
２０１ハードウェアプロセッサ
２０２バス
２０３ＲＯＭ
２０４ＲＡＭ
２０５不揮発性メモリ
２０６インタフェース
２０７軸制御回路
２０８スピンドル制御回路
２０９ＰＬＣ
２１０Ｉ／Ｏユニット
２１プログラム記憶部
２２制御部
２３フィードバック情報取得部
２４工具交換情報取得部
２５合成情報生成部
２６形状情報記憶部
２７加工シミュレーション部
２８出力部
３入出力装置
４サーボアンプ
５サーボモータ
６スピンドルアンプ
７スピンドルモータ
８補助機器
Ｗワーク

Claims

工具を特定する工具情報を含む加工プログラムを解釈して工作機械の軸を制御する制御部と、
前記軸の位置を示すフィードバック情報を前記工作機械から取得するフィードバック情報取得部と、
前記加工プログラムから前記工具情報を取得し、かつ、前記工具が交換されたことを示す交換情報を前記工作機械から取得する工具交換情報取得部と、
前記フィードバック情報取得部によって取得された前記フィードバック情報と、前記工具交換情報取得部によって取得された前記工具情報および前記交換情報とを合成して合成情報を生成する合成情報生成部と、
前記工具の形状を示す形状情報を記憶する形状情報記憶部と、
前記合成情報、および前記形状情報に基づいて、ワークの加工シミュレーションを実行する加工シミュレーション部と、
前記加工シミュレーションを実行することによって生成された加工後のワークの形状を示す加工形状情報を出力する出力部と、
を備える数値制御装置。
前記合成情報生成部は、前記フィードバック情報の取得に係る時間軸と前記交換情報の取得に係る時間軸とを一致させて前記合成情報を生成する請求項１に記載の数値制御装置。
前記フィードバック情報取得部と前記工具交換情報取得部とは、前記工作機械から１制御周期内において、それぞれ、前記フィードバック情報と前記交換情報とを取得する請求項２に記載の数値制御装置。
前記交換情報は、前記工具の交換が完了したことを示す信号である請求項１～３のいずれか１項に記載の数値制御装置。