JPWO2017145912A1

JPWO2017145912A1 - 数値制御パラメータ調整装置及び数値制御パラメータ調整方法

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Publication number: JPWO2017145912A1
Application number: JP2017529408A
Authority: JP
Inventors: 健太 ▲濱▼田; 宮田　亮; 宮田　　亮; 佐藤　達志; 達志佐藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2016-02-23
Filing date: 2017-02-16
Publication date: 2018-03-08
Anticipated expiration: 2037-02-16
Also published as: WO2017145912A1; JP6189007B1

Abstract

数値制御プログラムと数値制御パラメータと工具モデルとに基づいて加工対象物の三次元モデルを切削変形する切削変形処理部（１４３５）と、数値制御プログラムのうち、数値制御工作機械の全軸が停止するブロック毎に数値制御プログラムを１つ以上の分割プログラムに分割する数値制御プログラム分割部（１４３１）と、加工対象物の三次元モデルの一部の領域を表す部分領域を指定する加工対象物部分領域指定部（１４３２）と、指定された部分領域を工具モデルが通過する分割プログラムを抽出する指定領域内分割プログラム抽出部（１４３３）と、抽出した分割プログラムに数値制御パラメータを設定する数値制御パラメータ設定部（１４３４）と、分割プログラム毎に設定した数値制御パラメータへの変更指令を挿入し、分割プログラムを統合した数値制御プログラムを出力する最適数値制御プログラム出力部（１４３７）とを備える。

Description

本発明は、数値制御装置の数値制御パラメータを調整する数値制御パラメータ調整装置及び数値制御パラメータ調整方法に関する。

従来、数値制御工作機械による加工対象物の加工は、下記ステップを経て実行されることが多い。まず、数値制御装置が数値制御プログラムを読み取って解析することで、工具及び加工対象物の移動経路を生成する。次に、数値制御装置が数値制御装置に設定された数値制御パラメータを用いて、制御周期毎に工具及び加工対象物の移動経路を補間した補間点データを生成する。そして、数値制御装置が生成した補間点データを数値制御工作機械の各軸に指令することで、工具及び加工対象物を移動させて加工を行う。よって、加工形状には、数値制御プログラム及び数値制御パラメータが大きく影響する。求める加工形状を得るために、オペレータは数値制御工作機械を用いた複数回の試し加工を行い、数値制御プログラム及び数値制御パラメータを調整する。

しかしながら、この調整方法は、試し加工回数の分だけの時間を要する。また、調整の間、その数値制御工作機械を生産に使用できないため、生産効率が低下する。通常、数値制御プログラム及び数値制御パラメータの調整には、プロセッサ上で数値制御工作機械の動作を模擬し加工形状を推定する加工シミュレーション技術が用いられる。加工シミュレーションで推定される加工形状に問題が発見されれば、オペレータは数値制御プログラム及び数値制御パラメータの修正を行い、再度加工シミュレーションで加工形状を推定する。このプロセスは問題が解消されるまで、繰り返し行われる。上記加工シミュレーションを用いた調整方法は、試し加工を経た調整に比べて、プロセッサの性能をはじめとする計算条件にもよるが、調整時間を短縮することができる。また、加工シミュレーションを用いた調整の間にも、数値制御工作機械を生産のために使用でき、生産効率の低下も避けることができる。

数値制御パラメータは数値制御装置が生成する移動経路全体に影響するため、数値制御パラメータを変更する度に、数値制御プログラム全体に対して加工シミュレーションを再実行する必要がある。その場合には、数値制御プログラムの長さによるものの、加工シミュレーションの演算時間を無視することができない。そのため、数値制御パラメータの調整作業では、数値制御パラメータの変更による加工形状への影響を確認できるようになるまでに待ち時間を要することが問題となっている。こうした問題に関連して、数値制御パラメータを効率的に調整することを目的とした発明が特許文献１に開示されている。

特許文献１には、設定された複数の数値制御パラメータ毎にシミュレーションを行い、数値制御工作機械の軌跡の誤差及び加工時間を予測する機能を備えた数値制御装置が開示されている。シミュレーションを行う数値制御パラメータの組み合わせが絞られているため、許容の誤差を満たし、且つ最小の加工時間となるように、数値制御パラメータの組み合わせを効率的に調整することができる。

特開２０１２−２４３１５２号公報

しかしながら、上記従来技術によれば、数値制御パラメータを設定するたびに指定した工具及び加工対象物の移動経路の全てに対してシミュレーションを行わなければならない。そのため、パラメータの調整に時間を要し、作業能率が低い、という問題があった。また、数値制御パラメータの変更は数値制御装置が生成する移動経路全体に影響するため、一部の領域で問題が解消されるように数値制御パラメータを調整したとしても、それ以外の領域で新たな問題が生じる可能性がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、数値制御パラメータの変更による加工形状への影響を短時間で確認することができ、調整作業が効率よく行える数値制御パラメータ調整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、本発明は、加工対象物の三次元モデルの切削変形結果に基づいて数値制御パラメータを調整する数値制御パラメータ調整装置であって、工具及び加工対象物の移動経路を示す数値制御プログラムと、加工精度及び加工時間に寄与する切削条件を表す数値制御パラメータとに基づいて補間及び加減速処理を行った移動経路と、工具モデルに基づいて加工対象物の三次元モデルを切削変形する手段と、数値制御プログラムのうち、数値制御工作機械の全軸が停止するブロック毎に数値制御プログラムを１つ以上の分割プログラムに分割する数値制御プログラム分割手段と、加工対象物の三次元モデルの一部の領域を表す部分領域を指定する加工対象物部分領域指定手段と、指定された部分領域を工具モデルが通過する分割プログラムを抽出する手段と、抽出した分割プログラムに対する数値制御パラメータを設定する数値制御パラメータ設定手段と、分割プログラム毎に設定した数値制御パラメータへの変更指令を挿入し、それら分割プログラムを統合した数値制御プログラムを出力する手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、数値制御パラメータの変更による加工形状への影響を短時間で確認することができ、調整作業が効率よく行える数値制御パラメータ調整装置を得ることができる。

実施の形態１に係る数値制御パラメータ調整装置の構成を示す図実施の形態１における数値制御パラメータ調整装置の動作を示すフローチャート数値制御シミュレーション部で行われる補間及び加減速のイメージを示す図駆動制御シミュレーション部で数値制御工作機械の駆動特性を考慮することによる工具先端位置の変化のイメージを示す図加工シミュレーション部で行われる加工形状推定の例を示す図形状誤差計算部で行われる形状誤差の計算のイメージを示す図数値制御シミュレーション実行範囲計算部で行われる形状誤差が許容誤差に収まらない移動経路範囲の抽出方法のイメージを示す図数値制御シミュレーション実行範囲計算部で行われる形状誤差が許容誤差に収まる範囲のパラメータ設定方法のイメージを示す図実施の形態２における数値制御パラメータ調整装置の動作を示すフローチャートＳ２６の処理を示す図実施の形態３に係る数値制御パラメータ調整装置の構成を示す図実施の形態３における数値制御パラメータ調整装置の動作を示すフローチャート素材形状データ更新部で行われる素材形状データの更新のイメージを示す図実施の形態４に係る数値制御パラメータ調整装置の構成を示す図実施の形態４に係る数値制御パラメータ調整装置を実現するハードウェアの構成を示す図実施の形態４に係る数値制御パラメータ調整装置を用いた数値制御パラメータ調整方法を示すフローチャート実施の形態５に係る数値制御パラメータ調整装置の構成を示す図実施の形態６に係る数値制御パラメータ調整装置の構成を示す図実施の形態６に係る数値制御パラメータ調整装置の最適数値制御プログラム出力部の動作を示す図

以下に、本発明の実施の形態に係る数値制御パラメータ調整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、本発明の実施の形態１に係る数値制御パラメータ調整装置の構成を示す図である。図１に示す数値制御パラメータ調整装置は、数値制御プログラム解析部１０１と、移動経路範囲出力部１０２と、数値制御シミュレーション部１０３と、駆動制御シミュレーション部１０４と、加工シミュレーション部１０５と、形状誤差計算部１０６と、パラメータ調整部１０７と、数値制御シミュレーション実行範囲計算部１０８とを備える。

数値制御プログラム解析部１０１は、数値制御プログラム１２１を読み取って解析することで、工具及び加工対象物の移動経路を生成する。数値制御プログラム１２１は、加工対象物の加工経路を指令するプログラムである。数値制御プログラム１２１には、ＣＡＭ（ＣｏｍｐｕｔｅｒＡｉｄｅｄＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）から出力されるプログラム及び数値制御工作機械ユーザから入力されるプログラムを例示することができる。

移動経路範囲出力部１０２は、数値制御プログラム解析部１０１で生成された工具及び加工対象物の移動経路を、数値制御シミュレーション実行範囲１２２で指定された範囲分だけ出力する。数値制御シミュレーション実行範囲１２２の初期値には、全ての移動経路範囲を指定しておく。

数値制御シミュレーション部１０３は、移動経路範囲出力部１０２から出力された移動経路の範囲に対して、パラメータ１２３に設定された数値制御パラメータを用いて、移動経路を制御周期ごとに補間及び加減速して補間点データを生成する。

駆動制御シミュレーション部１０４は、数値制御シミュレーション部１０３で生成した補間点データに対して、パラメータ１２３に設定された駆動制御パラメータを用いて、数値制御工作機械の各軸の移動を模擬することで、工具先端位置データを生成する。

加工シミュレーション部１０５は、加工対象物の形状を表す素材形状データ１２４を読み込んで加工対象物の仮想的なモデルを構築し、駆動制御シミュレーション部１０４で生成した工具先端位置データに沿って仮想的に工具を移動させ、仮想加工対象物との交差領域を仮想加工対象物から除去することで加工形状を推定し、推定加工形状データ１２５を生成する。素材形状データ１２４は、立方体及び円柱に代表される単純な形状から加工シミュレーション後の複雑な加工形状までの形状データを含む。

形状誤差計算部１０６は、加工シミュレーション部１０５で生成した推定加工形状データ１２５と、目標とする加工形状を表す目標加工形状データ１２６とを比較し、推定加工形状と目標加工形状との誤差を計算し、形状誤差データ１２７を生成する。

パラメータ調整部１０７は、形状誤差データ１２７を用いて数値制御パラメータ及び駆動制御パラメータを調整し、調整したパラメータをパラメータ１２３に設定する。

数値制御シミュレーション実行範囲計算部１０８は、形状誤差データ１２７を用いて形状誤差が許容誤差に収まらない工具の移動経路範囲を算出する。そして、算出した工具の移動経路範囲が数値制御シミュレーション実行範囲１２２に設定される。

図２は、本実施の形態における数値制御パラメータ調整装置の動作を示すフローチャートである。まず、処理をスタートして数値制御プログラム及び素材形状データを入力する（Ｓ１１）。すなわち、加工対象物の加工経路を指令する数値制御プログラムが外部から入力されて数値制御プログラム１２１に格納される。ここで、外部入力は、ＣＡＭからの出力又は数値制御工作機械ユーザによる入力により行われる。また、加工対象物の初期形状を表す素材形状データが外部から入力されて素材形状データ１２４に格納される。ここで、初期形状を表す素材形状データは、代表的には立方体及び円柱である。また、外部入力は、ＣＡＤ（ＣｏｍｐｕｔｅｒＡｉｄｅｄＤｅｓｉｇｎ）データの読み込み又は数値制御工作機械ユーザによる選択によって行われる。

次に、指定された範囲の工具先端位置データを生成する（Ｓ１２）。すなわち、まず、数値制御プログラム解析部１０１が数値制御プログラム１２１を読み取って解析することで、工具及び加工対象物の移動経路を生成する。次に、移動経路範囲出力部１０２が数値制御シミュレーション実行範囲１２２に設定された範囲に該当する工具及び加工対象物の移動経路範囲を生成する。なお、数値制御シミュレーション実行範囲１２２の初期値は全ての移動経路範囲に設定されているので、初回のシミュレーション実行時には全ての移動経路範囲に渡ってシミュレーションが行われる。また、数値制御シミュレーション部１０３が、移動経路範囲出力部１０２から出力された工具及び加工対象物の移動経路範囲に対して、パラメータ１２３に設定された数値制御パラメータを用いて、工具及び加工対象物の移動経路を制御周期ごとに補間及び加減速して補間点データを生成する。最後に、駆動制御シミュレーション部１０４が、数値制御シミュレーション部１０３から出力された工具及び加工対象物の移動経路範囲を制御周期ごとに補間した補間点データに対して、パラメータ１２３に設定された駆動制御パラメータを用いて、数値制御工作機械の各軸を仮想的に動作させることで、工具先端位置及び加工対象物の移動軌跡を生成する。

図３は、数値制御シミュレーション部１０３で行われる補間及び加減速のイメージを示す図である。図３には、Ｒ_２０１からＲ_２０２まで直線で加工し、Ｒ_２０２からＲ_２０３まで直線で加工するように加工経路を指令した数値制御プログラムを制御周期ごとに補間及び加減速した補間点Ｉ_ｉ（２０１≦ｉ≦２１３）が示されている。ここで、正しく指令に従って数値制御工作機械を動作させるためには、Ｒ_２０２においてＸ軸の速度を０にしてからＹ軸の速度を増加させねばならない。しかしながら、実際の加工においては加工時間を短縮する必要があるため、Ｘ軸の速度を０にせず、Ｘ軸を減速しつつＹ軸の速度を増加させる。そのため、補間点Ｉ_２０５からＩ_２０８の間では指令経路に対してズレが生じる。このようなズレをどこまで許容するかによって加工時間及び加工精度が変化し、このような許容される誤差を数値制御パラメータとして設定する。

図４は、駆動制御シミュレーション部１０４で数値制御工作機械の駆動特性を考慮することによる工具先端位置の変化のイメージを示す図である。図４には、数値制御工作機械内の１つの対象軸の速度の変化の様子が示されている。点線Ｃ_２０１は対象軸の速度の指令値を示し、実線Ｃ_２０２は対象軸の速度の推定値を示している。数値制御工作機械の駆動特性によっても変化するが、一般に、各軸の速度は指令の速度に対して時間的な遅れＣ _２０３及び定常偏差Ｃ_２０４を生じ、この時間的な遅れＣ_２０３及び定常偏差Ｃ_２０４が工具先端位置及び加工対象物の位置に偏差を生じる原因となる。これら指令速度に対する誤差は、数値制御工作機械内の各軸を制御するために設定されたパラメータに影響して変化する。このようなパラメータを駆動制御パラメータと呼ぶ。

次に、加工形状の推定を行う（Ｓ１３）。すなわち、加工シミュレーション部１０５が、Ｓ１１で格納された素材形状データ１２４を読み込んで仮想的な加工対象物を生成し、またＳ１２で生成された工具先端位置データに従って仮想的に工具を動作させ、仮想工具と仮想加工対象物との交差した領域を仮想加工対象物から除去することで加工形状を推定する。そして、推定した加工形状のデータが推定加工形状データ１２５に格納される。

図５は、加工シミュレーション部１０５で行われる加工形状推定の例を示す図である。図５には、素材形状データ３０２を立方体とし、工具３０１をフラットエンドミルとし、工具３０１を動作させた際の素材形状データ３０２の変化が示されている。なお、図５では工具３０１をフラットエンドミルにしているが、これに限定されるものではなく、工具３０１は、ボールエンドミル及びドリルに代表される形状が定義されたものであればよい。

また、加工シミュレーション中に複数の工具を使用することも可能である。工具情報を番号で管理し、工具交換のタイミングを加工シミュレーション部１０５に伝えればよい。また、加工シミュレーション後の推定加工形状を次の加工シミュレーションの素材形状データ３０２に用いることも可能である。荒加工の数値制御プログラムと仕上げ加工の数値制御プログラムとを分けておくことで、荒加工での加工形状をチェックした後に、仕上げ加工での加工形状を推定することができる。

次に、形状誤差の計算を行う（Ｓ１４）。すなわち、形状誤差計算部１０６が、推定加工形状データ１２５と目標加工形状データ１２６とを比較して形状の誤差を計算し、形状誤差データ１２７に格納する。目標加工形状データ１２６は、数値制御プログラム１２１及び素材形状データ１２４を用いて加工シミュレーションを行うことにより得られる。また、数値制御工作機械ユーザが作成したＣＡＤデータを目標加工形状データ１２６としてもよい。なお、数値制御パラメータ調整装置が表示部を備える構成とし、数値制御工作機械ユーザに対して、推定加工形状データ１２５、目標加工形状データ１２６及び形状誤差データ１２７が表示部に表示されてもよい。

図６は、形状誤差計算部１０６で行われる形状誤差の計算のイメージを示す図である。図６には、素材形状データ４０１から推定加工形状データ４０２を推定し、推定加工形状データ４０２と目標加工形状データ４０３とを比較することで、形状誤差データ４０４を計算する様子が示されている。また、図６には、削り残し領域４０５及び削り過ぎ領域４０６が示されている。

次に、形状誤差が許容誤差に収まっているか否かを判定する（Ｓ１５）。形状誤差データが許容誤差に収まっているか否かの判定は、形状誤差計算部１０６において形状誤差データ１２７を計算する際に、形状誤差領域の体積をそれぞれ計算しておき、形状誤差データ１２７に誤差量として値を記憶させておき、その誤差量と許容誤差量の大小比較をすることで、実行する。また、形状誤差領域の体積以外にも、形状誤差領域に含まれる移動経路の数を誤差量としてもよい。形状誤差データ１２７が許容誤差に収まっている場合（Ｓ１５：Ｙｅｓ）には処理を終了する。

形状誤差データ１２７が許容誤差に収まっていない場合（Ｓ１５：Ｎｏ）には、パラメータを調整し（Ｓ１６）、シミュレーションを実行する範囲を計算する（Ｓ１７）。ここで、処理時間を短縮するため、Ｓ１６の処理とＳ１７の処理は並列に処理する。なお、Ｓ１６の処理とＳ１７の処理は、順序は問わず直列に処理してもよい。すなわち、パラメータ調整部１０７は、形状誤差データ１２７を読み込んでパラメータの調整を行い、調整したパラメータをパラメータ１２３に格納する。なお、ここで調整後のパラメータは、現在まで未設定のパラメータとする。そして、数値制御シミュレーション実行範囲計算部１０８は、形状誤差データ１２７を読み込んで形状誤差が存在し、且つ許容誤差に収まらない領域を抽出する。そして、抽出した領域内を通過した工具の移動経路範囲を抜き出し、数値制御シミュレーション実行範囲１２２に格納する。

図７は、数値制御シミュレーション実行範囲計算部１０８で行われる形状誤差が許容誤差に収まらない移動経路範囲の抽出方法のイメージを示す図である。図７では、数値制御プログラムの指令経路をＲ_ｉ（５０１≦ｉ≦５０５）とし、シミュレーションで得た工具先端位置をＩ_ｊ（５０１≦ｊ≦５１３）としている。

Ｉ_５０１からＩ_５０５の間及びＩ_５０９からＩ_５１３の間の工具先端位置は、数
値制御プログラムの指令経路に一致しており、許容誤差に収まっている範囲Ａ_５０１，Ａ _５１１と表すことができる。Ｉ_５０５からＩ_５０９の間の工具先端位置は、数値制御プログラムの指令経路からズレがあり、その誤差が許容誤差を上回っているため、パラメータを変更して許容誤差に収まる経路に変更する必要がある。このような経路のズレは、加工シミュレーションにおいて推定加工形状に転写されるため、Ｉ_５０５からＩ_５０９の間は形状誤差を生む領域となる。よって、Ｉ_５０５からＩ_５０９の間は、許容誤差に収まらない範囲Ａ_５０２と表すことができ、その工具先端位置に対応した数値制御プログラムの指令経路Ｒ_５０２からＲ_５０３及びＲ_５０３からＲ_５０４が数値制御シミュレーション実行範囲Ａ_５０３となる。

なお、求めた数値制御シミュレーション実行範囲Ａ_５０３が短い場合には、パラメータ変更による影響が数値制御シミュレーション実行範囲外に渡る可能性があるため、前後の指令経路を含めて数値制御シミュレーション実行範囲Ａ_５０３としてもよい。図７では、Ｒ_５０２からＲ_５０３、及びＲ_５０３からＲ_５０４の数値制御シミュレーション実行範囲Ａ_５０３を、Ｒ_５０１からＲ_５０２、Ｒ_５０２からＲ_５０３及びＲ_５０３からＲ_５０４と広げてもよいし、Ｒ_５０２からＲ_５０３、Ｒ_５０３からＲ_５０４及びＲ_５０４からＲ_５０ _５と広げてもよいものとする。そして、加工シミュレーション部１０５が、加工形状を推定する際に領域ごとに通過する工具の経路番号を記憶しておくと、形状誤差領域に対応した移動経路を容易に取り出すことができる。パラメータの調整が進むと形状誤差の領域が狭まっていき、数値制御シミュレーション実行範囲Ａ_５０３も同様に狭まっていく。そのため、数値制御シミュレーションの実行時間を短くしていくことが可能となる。

図８は、数値制御シミュレーション実行範囲計算部１０８における形状誤差が許容誤差に収まる範囲のパラメータ設定方法のイメージを示す図である。図８には、数値制御プログラム１２１の指令経路をＢ_５０１，Ｂ_５０３，Ｂ_５０５の範囲に分割した様子が示されている。指令経路範囲Ｂ_５０１は、初期のパラメータで形状誤差が許容誤差に収まっているとし、また、指令経路範囲Ｂ_５０３，Ｂ_５０５は、初期のパラメータでは形状誤差が許容誤差に収まらず、パラメータ変更１，２において、パラメータ調整部１０７により異なるパラメータに調整されたものとする。数値制御プログラム１，２が含まれる指令経路範囲Ｂ_５０１は、初期のパラメータで形状誤差が許容誤差に収まっているため、パラメータ変更を行わないが、数値制御プログラムｍが含まれる指令経路範囲Ｂ_５０３は、初期のパラメータで形状誤差が許容誤差に収まっていないため、パラメータ変更１に示すように、Ｂ_５０２で調整されたパラメータに変更されている。同様に、数値制御プログラムｎが含まれる指令経路範囲Ｂ_５０５は、初期のパラメータで形状誤差が許容誤差に収まっていないため、パラメータ変更２に示すように、Ｂ_５０４で調整されたパラメータに変更されている。なお、数値制御プログラム１２１中に一度パラメータ変更を行うと、初期のパラメータから変更されるため、初期のパラメータで形状誤差が許容誤差に収まっている指令経路範囲であっても、その指令経路範囲の先頭部で初期パラメータへの変更を行うことを要する。ただし、数値制御プログラム１２１の先頭部では特に変更を行わなくてもよい。

そして、Ｓ１６及びＳ１７の実行後には、Ｓ１２へ戻ることになる。なお、Ｓ１７で数値制御シミュレーション実行範囲１２２が設定されるので、その後の数値制御シミュレーションでは移動経路範囲が限定される。そのため、Ｓ１７で移動経路範囲の始点、図７におけるＲ_５０２の位置、速度及び加速度の情報を記憶しておき、初期状態の値として用いると、数値制御シミュレーション部１０３及び駆動制御シミュレーション部１０４が移動経路範囲を限定したシミュレーションを行うことができる。

また、移動経路範囲が複数に分かれる場合には、各移動経路範囲の始点情報を記憶しておけばよい。

本実施の形態にて説明したように、本実施の形態に係る数値制御パラメータ調整装置は、パラメータ変更後に形状誤差が許容誤差に収まらなかった範囲のみ数値制御シミュレーション及び駆動制御シミュレーションを実行する。そのため、パラメータ変更の結果を得るまでの時間を短くすることができ、数値制御工作機械ユーザがパラメータを調整する時間を短くすることができる。

また、本実施の形態では、数値制御工作機械の有無を問わないため、数値制御工作機械のオペレータが調整したパラメータを遠隔地の数値制御工作機械ユーザに提供することも可能である。そこで、数値制御工作機械の扱いに熟練したオペレータを拠点に配して、遠隔地の各所の数値制御工作機械ユーザに対して調整したパラメータを提供することも可能である。

また、本実施の形態に係る数値制御パラメータ調整装置がネットワーク上に構築されて、インターネットを介してパラメータを取得可能な構成としてもよい。ネットワーク上の計算リソースを使用すると、パラメータを調整する時間を更に短くすることが可能となる。例えば、グリッドコンピューティング又はクラウドコンピューティングを用いることができる。

実施の形態２．
本実施の形態では、実施の形態１とは異なる動作を行う数値制御パラメータ調整装置について説明する。なお、本実施の形態に係る数値制御パラメータ調整装置の構成は、図１で示した構成と同じである。

図９は、本実施の形態における数値制御パラメータ調整装置の動作を示すフローチャートである。まず、パラメータ、すなわち数値制御パラメータ及び駆動制御パラメータを入力する（Ｓ２１）。次に、シミュレーションを実行する（Ｓ２２）。すなわち、図２におけるＳ１１からＳ１４と同じく形状誤差の計算までを行う。そして、Ｓ２２で格納された形状誤差データ１２７が許容誤差に収まっているか否かの判定を行う（Ｓ２３）。Ｓ２２で格納された形状誤差データ１２７が許容誤差に収まっている場合（Ｓ２３：Ｙｅｓ）には処理を終了する。Ｓ２２で格納された形状誤差データ１２７が許容誤差に収まっていない場合（Ｓ２３：Ｎｏ）にはＳ２２で格納された形状誤差データ１２７がより小さいか、すなわちＳ２２で格納された形状誤差データ１２７が現在において最も小さな形状誤差データよりも小さいか否かを判定する（Ｓ２４）。形状誤差データ間の比較は、一例として、形状誤差計算部１０６において形状誤差データ１２７を計算する際に、形状誤差領域の体積を計算しておき、形状誤差データ１２７に誤差量として値を記憶させておき、その誤差量の大小比較をすることで、容易に実行することができる。また、形状誤差領域の体積以外にも、形状誤差領域に含まれる移動経路の数を誤差量としてもよい。このようにして、形状誤差が小さくなるようにパラメータを調整することができる。

形状誤差データ１２７が現在において最も小さな形状誤差データよりも小さい場合（Ｓ２４：Ｙｅｓ）には、数値制御シミュレーション実行範囲及び最適パラメータを更新する（Ｓ２５）。すなわち、現在設定されているパラメータが最適パラメータであるとして更新し、図２と同様の処理により数値制御シミュレーション実行範囲の更新を行う。なお、１回目のシミュレーション実行時は比較対象が存在しないため、この場合には数値制御シミュレーション実行範囲及び最適パラメータを更新する（Ｓ２５）。

パラメータの更新では、設定したパラメータ及びそれに対応した形状誤差データを記憶しておき、その中で最も形状誤差データの誤差量が小さなパラメータを最適パラメータとして記憶しておく。これにより、現在において最も形状誤差データの誤差量が小さなパラメータ及びその誤差量が分かるため、Ｓ２４における形状誤差データ間の比較が容易となる。

そして、数値制御シミュレーション実行範囲の更新では、現在において最も形状誤差データの誤差量が小さな形状誤差データを用いて数値制御シミュレーション実行範囲を計算する。そのため、形状誤差データの誤差量が小さくなるときにのみ数値制御シミュレーション実行範囲の計算が行われるので、数値制御シミュレーション実行範囲が狭まっていき、シミュレーションの実行時間を更に短くすることが可能となる。

そして、数値制御シミュレーション実行範囲及び最適パラメータを更新した場合（Ｓ２５）又は形状誤差データ１２７が現在において最も小さな形状誤差データよりも小さくない場合（Ｓ２４：Ｎｏ）には、パラメータを調整する（Ｓ２６）。すなわち、現在において最も形状誤差データの誤差量が小さな形状誤差データに対応したパラメータを用いて各パラメータの調整を行って更新する。

図１０は、Ｓ２６に示すパラメータ調整の処理を示す図である。まず、調整するパラメータが範囲をもつか否かの判定を行う（Ｓ３１）。調整するパラメータが範囲をもつ場合（Ｓ３１：Ｙｅｓ）には、パラメータを下限値に設定し、シミュレーションを実行後にパラメータを上限値に設定して、シミュレーションを実行する（Ｓ３２）。なお、下限値及び上限値が定まっていない場合には、数値制御工作機械ユーザが設定した値を用いてもよい。

調整するパラメータが範囲をもたない場合（Ｓ３１：Ｎｏ）には、パラメータをオン又はオフに設定し、現在設定しているパラメータと異なるパラメータを設定してシミュレーションを実行する（Ｓ３６）。

そして、形状誤差が小さい方のパラメータと現在のパラメータで上下限を設定する（Ｓ３３）。すなわち、下限値に設定したパラメータの形状誤差と、上限値に設定したパラメータの形状誤差とを比較し、下限値のパラメータの形状誤差の方が小さければ、現在のパラメータを新たな上限値として設定し、上限値のパラメータの形状誤差の方が小さければ、現在のパラメータを新たな下限値として設定する。

そして、パラメータを中間値に設定し、シミュレーションを実行する（Ｓ３４）。すなわち、Ｓ３３で設定した下限値と上限値の中間値にパラメータを設定し、シミュレーションを実行する。Ｓ３４の実行後には、現在のパラメータを中間値に設定しておくことで、二分的にパラメータの範囲を絞りつつ形状誤差の小さいパラメータを探索することが可能であり、効果的にパラメータの調整が可能である。

そして、上下限範囲がしきい値を下回っているか否かを判定する（Ｓ３５）。パラメータの上下限範囲がしきい値を下回っている場合（Ｓ３５：Ｙｅｓ）又はＳ３６においてシミュレーションを実行した場合には、調整したパラメータの中で最小の形状誤差に対応したパラメータを設定して（Ｓ３７）、処理を終了する。

パラメータの上下限範囲がしきい値を下回っていない場合（Ｓ３５：Ｎｏ）には、Ｓ３３へ戻る。

本実施の形態にて説明したように、本実施の形態に係る数値制御パラメータ調整装置は、現在における最適なパラメータ及び形状誤差データを記憶し、形状誤差がより小さくなる場合にのみパラメータ、形状誤差データ及び数値制御シミュレーション実行範囲を更新することで、パラメータを効果的に調整することができる。また、パラメータが最適な方向に調整されていくと、形状誤差の領域が狭まっていき、シミュレーションの実行範囲も同様に狭まっていく。そのため、パラメータ変更の結果を得るまでの時間を短くすることができ、数値制御工作機械ユーザがパラメータを調整する時間を短くすることができる。

また、本実施の形態においても、オペレータが調整したパラメータを遠隔地の数値制御工作機械ユーザに提供することも可能であるので、数値制御工作機械の扱いに熟練したオペレータを拠点に配して、遠隔地の各所の数値制御工作機械ユーザに調整したパラメータを提供することも可能である。また、本実施の形態においても、インターネットを介してパラメータを取得可能な構成としてもよい。また、ネットワーク上の計算リソースを使用してパラメータを調整する時間を更に短くしてもよい。

実施の形態３．
図１１は、本発明の実施の形態３に係る数値制御パラメータ調整装置の構成を示す図である。図１１に示す数値制御パラメータ調整装置は、図１に示す数値制御パラメータ調整装置に対して素材形状データ更新部１０９が追加された構成である。そのため、素材形状データ更新部１０９以外の構成については説明を省略する。

素材形状データ更新部１０９は、形状誤差計算部１０６で計算した形状誤差データ１２７を用いて、素材形状データ１２４を更新する。

図１２は、本実施の形態における数値制御パラメータ調整装置の動作を示すフローチャートである。なお、図１２に示すフローチャートは、Ｓ１８の素材形状データを更新する処理以外は図２に示すフローチャートと同じである。そのため、Ｓ１８以外の処理については説明を省略する。

素材形状データ更新部１０９は、推定加工形状データ１２５に対して、形状誤差データ１２７が存在する領域を補正した結果を素材形状データ１２４に更新する（Ｓ１８）。なお、数値制御パラメータ調整装置が表示部を備える構成として、数値制御工作機械ユーザに対して、更新した素材形状データ１２４が表示部に表示されてもよい。ここで、処理時間を短縮するため、Ｓ１６の処理と、Ｓ１７の処理と、Ｓ１８の処理は並列に処理する。なお、Ｓ１６の処理と、Ｓ１７の処理と、Ｓ１８の処理は順序を問わず直列に処理してもよい。

図１３は、素材形状データ更新部１０９で行われる素材形状データの更新のイメージを示す図である。図１３では、素材形状データ更新部１０９が、素材形状データ６０１と推定加工形状データ６０２とを比較し、素材形状データ６０３を更新している。形状誤差データが含まれない領域では推定加工形状データのまま残し、形状誤差データが含まれる領域ではＳ１４で削り残しと判断された部分は推定加工形状データのまま残し、削り過ぎと判断された部分は形状誤差と補正量分の補正を行う。ここで、補正量は、削り過ぎた領域の形状誤差体積の誤差量を係数倍したものとなる。なお、この係数は数値制御工作機械ユーザが設定するものである。

このように素材形状データを更新すると、次回以降の加工シミュレーションでは形状誤差データが含まれない領域ではすでに形状が推定されているため、加工シミュレーションの実行時間を短くすることができる。また、形状誤差データが含まれる領域では削り残しと判断された部分については再度削り残しがないか否かを判断でき、削り過ぎと判断された部分については削り過ぎがないか否かを判断することができる。そのため、新たに設定したパラメータが有効に機能しているか否かの検証を行うこともできる。

本実施の形態にて説明したように、本実施の形態に係る数値制御パラメータ調整装置は、パラメータ変更後に形状誤差が許容誤差に収まらなかった範囲のみ数値制御シミュレーション、駆動制御シミュレーション及び加工シミュレーションを実行する。そのため、パラメータ変更の結果を得るまでの時間を短くすることができ、数値制御工作機械ユーザがパラメータを調整する時間を短くすることができる。

従来技術では、数値制御パラメータを設定するごとに指定した工具及び加工対象物の移動経路の全てに対し、シミュレーションを行わなければならない。そのため、パラメータの調整に時間を要し、作業能率が低下する。また、設定したパラメータの全てにおいて要求する加工精度を満たしていない場合、再度設定した数値制御パラメータの分シミュレーションが必要となり、さらにパラメータの調整に時間を要してしまう。そのため、数値制御工作機械ユーザによるパラメータの設定が必要となり、作業能率が低下するという問題があった。

実施の形態１から３にて説明したように、数値制御シミュレーション及び駆動制御シミュレーションを行って生成した工具先端位置を用いて加工シミュレーションを行い、推定した加工形状と、数値制御プログラムに記述された工具及び加工対象物の移動経路とを用いて、加工シミュレーションを行った目標加工形状を比較することで、現在設定されている数値制御パラメータ及び駆動制御パラメータでは加工精度が要求に満たない範囲を抽出する。そして、加工精度が要求に満たない範囲が存在する場合には、数値制御パラメータを変更して、その範囲内のみ更なるシミュレーションを行う。こうして、数値制御パラメータを変更した際に、数値制御シミュレーションと駆動制御シミュレーションとを行う工具及び加工対象物の移動経路の範囲が狭くなるため、繰り返し行う数値制御シミュレーション及び駆動制御シミュレーションの時間を短くしていくことができる。

実施の形態４．
図１４は、本発明の実施の形態４に係る数値制御パラメータ調整装置の構成を示す図である。図１４に示す数値制御パラメータ調整装置１４０１は、数値制御プログラム分割部１４３１と、加工対象物部分領域指定部１４３２と、指定領域内分割プログラム抽出部１４３３と、数値制御パラメータ設定部１４３４と、切削変形処理部１４３５と、切削変形結果表示部１４３６と、最適数値制御プログラム出力部１４３７とを有する制御部１４０２を備える。また、数値制御パラメータ調整装置１４０１は、分割プログラム１４４１と、部分領域１４４２と、分割パラメータ１４４３とを含む数値制御パラメータ調整情報１４４５を格納する格納部１４０３を備える。また、格納部１４０３は、加工対象物の三次元モデル１４４４を格納している。

数値制御パラメータ調整装置１４０１には、これらの他、入力デバイス１４１１及び表示デバイス１４１２を備える。表示デバイス１４１２には、切削変形結果の表示出力先であるディスプレイを例示することができる。入力デバイス１４１１には、オペレータが部分領域を選択し、数値制御パラメータを設定するためのキーボード及びマウスを例示することができる。なお、入力デバイス１４１１及び表示デバイス１４１２は、数値制御パラメータ調整装置１４０１の外部に設けられていてもよい。

さらに、数値制御パラメータ調整装置１４０１には、数値制御プログラム分割部１４３１の入力である数値制御プログラム１４２１と、分割パラメータ１４４３の初期値となる数値制御パラメータ１４２２と、指定領域内分割プログラム抽出部１４３３及び切削変形処理部１４３５の入力である工具モデル１４２３とが外部入力され、最適数値制御プログラム出力部１４３７の出力である最適数値制御プログラム１４２４が外部出力される。

図１５は、本発明の実施の形態４に係る数値制御パラメータ調整装置を実現するハードウェアの構成を示す図である。図１４に示す制御部１４０２は、プロセッサ１５０１及びメモリ１５０２を備えた処理装置であり、制御部１４０２が備える各機能部は、ソフトウェア処理によってプロセッサ１５０１で実現される。格納部１４０３は、データを不揮発に保持するストレージ１５０３である。また、制御部１４０２の各機能部を実現するソフトウェアもストレージ１５０３に保持されている。

分割プログラム１４４１は、数値制御プログラム分割部１４３１により格納部１４０３に格納される。数値制御プログラム分割部１４３１は、数値制御プログラム１４２１を入力とし、数値制御工作機械の全軸が停止するブロック毎に数値制御プログラム１４２１を１つ以上の分割プログラム１４４１に分割する。具体的には、数値制御プログラム分割部１４３１は、数値制御プログラム１４２１の先頭から１ブロックずつ、数値制御工作機械の全軸が停止するブロックであるか否か判定し、該当ブロックから次に該当するブロックまでを１分割プログラムとして、数値制御プログラム１４２１を分割する。なお、ここで数値制御工作機械の全軸が停止するブロックには、数値制御プログラム１４２１の先頭部及び終了部の他、早送り指令Ｇ０及びデュエル指令Ｇ４を例示することができる。

部分領域１４４２は、オペレータが数値制御パラメータを調整したい加工対象物の一部の領域を示す情報であり、加工対象物部分領域指定部１４３２により格納部１４０３に格納される。加工対象物部分領域指定部１４３２は、入力デバイス１４１１を介してオペレータに部分領域１４４２を指定させる。なお、表示デバイス１４１２を介してオペレータに加工対象物の三次元モデル１４４４及び選択している部分領域１４４２を表示しておくことで、オペレータに部分領域１４４２を容易に選択させることができる。また、部分領域１４４２は複数選択してもよい。部分領域１４４２には、矩形領域及び球状領域を例示することができる。

指定領域内分割プログラム抽出部１４３３は、分割プログラム１４４１と、部分領域１４４２と、工具モデル１４２３とを入力とし、部分領域１４４２を工具モデル１４２３が通過する分割プログラム１４４１を抽出する。なお、ここで抽出される分割プログラム１４４１は、分割プログラム１４４１の各々のうち１ブロックでも部分領域１４４２を工具が通過したものである。工具モデル１４２３が部分領域１４４２を通過するか否かの判定は、工具モデル１４２３及び当該ブロックの移動指令により形成されるスイープ形状と部分領域１４４２との間に交差する領域があるか否かにより行えばよい。

分割パラメータ１４４３は、分割プログラム１４４１毎に対応する数値制御パラメータを表し、数値制御パラメータ設定部１４３４により格納部１４０３に格納される。数値制御パラメータ設定部１４３４は、入力デバイス１４１１におけるオペレータの操作に従って分割パラメータ１４４３を設定する。なお、ここで設定する数値制御パラメータには、コーナー減速角度及び加減速係数をはじめとする加工時間又は加工精度に関するパラメータを例示することができる。

数値制御パラメータ調整情報１４４５は、分割プログラム１４４１、部分領域１４４２及び分割パラメータ１４４３を含むデータベースである。

加工対象物の三次元モデル１４４４は、切削変形後の加工対象物の形状を表す三次元データであり、切削変形処理部１４３５によって格納部１４０３に格納される。三次元モデルの具体的な例は、三角形若しくは多角形の面の集合で対象形状の表面形状を表現した境界表現モデル、対象形状を微小な立方体の集合で表現したボクセルモデル及びこれに類する他の離散モデルである。切削変形処理部１４３５は、工具モデル１４２３と数値制御パラメータ調整情報１４４５とを入力とし、加工対象物の三次元モデル１４４４を切削変形する処理を行う。具体的には、まず、加工対象物の三次元モデル１４４４のうち、切削変形情報に含まれる部分領域１４４２に対応する領域を切削変形前の加工対象物の三次元モデル１４４４に復元する。次に、工具モデル１４２３、及び切削変形情報に含まれる数値制御パラメータ調整情報１４４５のうち部分領域１４４２に対応する数値制御プログラムの各範囲とそれら範囲毎に設定された数値制御パラメータに基づく移動軌跡から形成されるスイープ形状と加工対象物の三次元モデル１４４４との共通領域を加工対象物の三次元モデル１４４４から除去することで切削後の加工対象物の形状として加工対象物の三次元モデル１４４４を更新する。

切削変形結果表示部１４３６は、加工対象物の三次元モデル１４４４を入力とし、指定の視線方向と表示尺度とに基づき、その投影イメージを生成して表示デバイス１４１２に出力する。

最適数値制御プログラム出力部１４３７は、数値制御パラメータ調整情報１４４５の分割プログラム１４４１及び分割パラメータ１４４３を入力とし、分割プログラム１４４１の先頭に分割プログラム１４４１毎に設定した分割パラメータ１４４３へ変更するブロックを挿入し、それら分割プログラム１４４１を統合した最適数値制御プログラム１４２４を出力する。なお、数値制御パラメータの変更ブロックには、プログラマブルパラメータ入力機能Ｇ１０，Ｌ７０を例示することができる。

次に、数値制御パラメータ調整装置１４０１を用いた数値制御パラメータの調整方法及び各処理部の動作について、図１６を用いて説明する。

図１６は、実施の形態４に係る数値制御パラメータ調整装置１４０１を用いた数値制御パラメータ調整方法を示すフローチャートである。

まず、加工の先頭から終了までの切削変形が加工対象物全体を示す加工対象物の三次元モデル１４４４に対してオペレータによって入力される。

数値制御パラメータ調整装置１４０１の内部では、数値制御プログラム分割部１４３１、切削変形処理部１４３５及び切削変形結果表示部１４３６の各処理部が動作することで、数値制御プログラム１４２１の分割並びに加工対象物全体を示す加工対象物の三次元モデル１４４４に対する切削変形及び表示が実行される（ステップＳ４１）。数値制御プログラム分割部１４３１は、数値制御プログラム１４２１を１つ以上の分割プログラム１４４１へ分割する。部分領域１４４２の初期値には加工対象物全体の形状が設定され、分割プログラム１４４１の各々に対する分割パラメータ１４４３の初期値には数値制御パラメータ１４２２が設定されており、切削変形処理部１４３５は、数値制御パラメータ調整情報１４４５と工具モデル１４２３とを入力とし、加工対象物全体を示す加工対象物の三次元モデル１４４４を切削変形する。切削変形結果表示部１４３６は、加工対象物全体を示す加工対象物の三次元モデル１４４４を視線方向と表示尺度とに基づき表示デバイス１４１２にグラフィック表示する。

次に、オペレータは、切削変形結果の表示を参照しつつ、加工上の問題箇所の近傍を含む部分領域１４４２を、入力デバイス１４１１を介して入力する。数値制御パラメータ調整装置１４０１の内部では、加工対象物部分領域指定部１４３２により部分領域１４４２の設定（ステップＳ４２）が行われ、指定領域内分割プログラム抽出部１４３３が動作する。これにより、指定領域内分割プログラム抽出部１４３３は、部分領域１４４２と工具モデル１４２３と分割プログラム１４４１とを入力とし、部分領域１４４２を工具モデル１４２３が通過する分割プログラム１４４１の抽出を行う（ステップＳ４３）。

次に、オペレータは、抽出した分割プログラム毎に分割パラメータ１４４３を、入力デバイス１４１１を介して入力する。数値制御パラメータ調整装置１４０１の内部では、数値制御パラメータ設定部１４３４、切削変形処理部１４３５及び切削変形結果表示部１４３６が動作し、抽出した分割プログラムの数値制御パラメータの設定（ステップＳ４４）と、部分領域１４４２の切削変形結果の更新（ステップＳ４５）とが実行される。数値制御パラメータ設定部１４３４は、抽出した分割プログラムを入力とし、それら分割プログラム毎に数値制御パラメータを設定する。切削変形処理部１４３５は、工具モデル１４２３と、数値制御パラメータ調整情報１４４５とを入力とし、部分領域１４４２に対応する加工対象物の三次元モデル１４４４の領域を再度切削変形処理し、切削変形結果を更新する。切削変形結果表示部１４３６は、加工対象物全体を示す加工対象物の三次元モデル１４４４を視線方向と表示尺度とに基づき表示デバイス１４１２にグラフィック表示する。

部分領域１４４２に対応する加工対象物の三次元モデル１４４４を目視確認することで、設定した数値制御パラメータに問題がない場合には、調整の繰り返しをせずに数値制御パラメータの調整を終了する。設定した数値制御パラメータに問題がある場合、すなわち設定した数値制御パラメータで求める加工精度を満たしていない場合には、調整の繰り返しを要するとして数値制御パラメータの設定（Ｓ４４）に戻る。

他に加工上の問題箇所がない場合には、最適数値制御プログラム１４２４が出力される（ステップＳ４６）。数値制御パラメータ調整装置１４０１の内部では、最適数値制御プログラム出力部１４３７が動作し、分割プログラム１４４１の先頭でそれら分割プログラム１４４１毎に調整した分割パラメータ１４４３へ変更するブロックが挿入され、それら分割プログラム１４４１を統合した最適数値制御プログラム１４２４が出力される。他に加工上の問題箇所が存在する場合には、部分領域１４４２の設定（Ｓ４２）に戻る。

以上のように、本実施の形態によれば、加工対象物に設定した領域のうち、工具が通過する範囲に該当する数値制御プログラムについてのみ、切削変形結果を更新する。また、数値制御パラメータの変更による切削変形結果への影響がその範囲内にのみ限定されているため、それら範囲毎に数値制御パラメータを調整することができる。従って、オペレータが数値制御パラメータの変更の結果を得るまでの時間を短くすることができ、数値制御パラメータの調整作業の効率を向上させることができる。

また、本実施の形態４では、数値制御工作機械の有無を問わないため、オペレータが数値制御パラメータ調整後の数値制御プログラムを遠隔地の数値制御工作機械ユーザに提供することも可能である。

また、本実施の形態４に係る数値制御パラメータ調整装置が、ネットワークに接続されて、インターネットを介して数値制御パラメータ調整後の数値制御プログラムを取得可能な構成としてもよい。ネットワーク上の計算リソースを使用すると、オペレータが所有する計算リソースの性能によらない数値制御パラメータ調整装置を提供することができる。一例として、グリッドコンピューティング又はクラウドコンピューティングを用いることができる。

実施の形態５．
図１７は、本発明の実施の形態５に係る数値制御パラメータ調整装置の構成を示す図である。本実施の形態５においては、数値制御パラメータ調整装置１７０１は、数値制御プログラム分割部１７３１が実施の形態４における数値制御プログラム分割部１４３１とは異なる動作をし、加えて、新たに数値制御プログラムの各ブロックが切削変形に寄与するか否かを判定する切削変形判定部１７３２を制御部１７０２に備える点が実施の形態４の数値制御パラメータ調整装置１４０１とは異なる。その他のデータ及び処理部の個別動作については実施の形態４と同様である。

切削変形判定部１７３２は、数値制御プログラム１４２１と、工具モデル１４２３とを入力とし、数値制御プログラム１４２１の先頭から１ブロックずつ切削変形に寄与するか否かを判定する。具体的には、切削変形処理部１４３５と同様に、工具モデル１４２３と数値制御プログラム１４２１の各ブロックに基づく移動軌跡からなるスイープ形状と、加工対象物の三次元モデル１４４４との共通領域を加工対象物の三次元モデル１４４４から除去していき、共通領域が存在するか否かにより各ブロックが切削変形に寄与するか否かを判定する。

数値制御プログラム分割部１７３１は、数値制御プログラム１４２１と、切削変形判定部１７３２の結果とを入力とし、数値制御プログラム１４２１を１つ以上の分割プログラム１４４１に分割する。具体的には、加工対象物を切削変形するブロックを切削ブロックとし、それ以外のブロックを空走ブロックとし、且つ数値制御プログラム１４２１の先頭から末尾に向かう方向を後、数値制御プログラム１４２１の末尾から先頭に向かう方向を前としたとき、数値制御工作機械の全軸が停止するブロックに加えて、空走ブロックと当該空走ブロックの前の切削ブロック間の距離と、空走ブロックと当該空走ブロックの後の切削ブロック間の距離とが、各々加減速距離以上となる空走ブロックで数値制御プログラム１４２１を分割する。つまり、当該ブロックで数値制御工作機械の全軸が停止しても、当該ブロックの前の切削ブロックと、当該ブロックの後の切削ブロックとにおける数値制御工作機械の各軸の速度が停止しない場合と変わらないことが保証される。そのため、当該ブロックで数値制御パラメータ変更のために停止しても、切削変形結果に影響されない。なお、ここで加減速距離は、送り速度、機械の加速度、時定数から定まる最大送り速度に到達するまでに必要な移動距離である。

一連の数値制御パラメータ調整の繰り返しにおける各部の動作フローについても、実施の形態４とは一部が異なり、数値制御プログラム１４２１の分割前に、切削変形判定部１７３２で数値制御プログラム１４２１の各ブロックが切削変形に寄与するか否かが判定される。この判定結果に基づき、数値制御プログラム分割部１７３１で数値制御プログラム１４２１の分割が行われる。

実施の形態５に係る数値制御パラメータ調整装置は、実施の形態４に係る数値制御パラメータ調整装置と比べて、分割プログラムがより細かく分割される。すなわち、より細かな範囲で最適な数値制御パラメータへの調整が可能となるため、加工精度をより向上させることができる。

以上のように、本実施の形態によれば、加工対象物に設定した領域のうち、工具が通過する範囲に該当する数値制御プログラムについてのみ、切削変形結果を更新する。また、数値制御パラメータの変更による移動軌跡への影響がその範囲内にのみ限定されているため、それら範囲毎に数値制御パラメータを調整することができる。従って、オペレータが数値制御パラメータの変更の結果を得るまでの時間を短くすることができ、数値制御パラメータの調整時間を短くすることができる。

また、本実施の形態５では、数値制御工作機械の有無を問わないため、オペレータが数値制御パラメータ調整後の数値制御プログラムを遠隔地の数値制御工作機械ユーザに提供することも可能である。

また、本実施の形態５に係る数値制御パラメータ調整装置が、ネットワークに接続されて、インターネットを介して数値制御パラメータ調整後の数値制御プログラムを取得可能な構成としてもよい。ネットワーク上の計算リソースを使用すると、オペレータが所有する計算リソースの性能によらない数値制御パラメータ調整装置を提供することができる。一例として、グリッドコンピューティング又はクラウドコンピューティングを用いることができる。

実施の形態６．
図１８は、本発明の実施の形態６に係る数値制御パラメータ調整装置の構成を示す図である。本実施の形態６においては、数値制御パラメータ調整装置１８０１は、加工対象物部分領域指定部１８３１と、数値制御パラメータ設定部１８３２と、最適数値制御プログラム出力部１８３３と、が実施の形態４における加工対象物部分領域指定部１４３２と、数値制御パラメータ設定部１４３４と、最適数値制御プログラム出力部１４３７とは異なる動作をし、加えて、新たに目標形状の三次元モデル１８２１と加工対象物の三次元モデル１４４４とを比較して形状誤差を算出する形状誤差計算部１８３４を制御部１８０２に備え、形状誤差計算部１８３４で算出される形状誤差データ１８４１と、複数の数値制御パラメータを記憶する数値制御パラメータ調整テーブル１８４２とを格納部１８０３に備える点が実施の形態４の数値制御パラメータ調整装置とは異なる。その他のデータ及び処理部の個別動作については実施の形態４と同様である。

形状誤差計算部１８３４は、目標形状の三次元モデル１８２１と加工対象物の三次元モデル１４４４とを比較して、形状誤差データ１８４１を算出する。なお、形状誤差計算部１８３４は、形状誤差を比較する指標として、両者の体積誤差である形状誤差体積も合わせて算出しておく。

加工対象物部分領域指定部１８３１は、新たに形状誤差データ１８４１を入力とし、形状誤差が存在し、且つその形状誤差体積が許容誤差体積を超える領域を、部分領域１４４２に設定する。なお、許容誤差体積は、オペレータにより入力デバイス１４１１を介して設定される。

数値制御パラメータ設定部１８３２は、新たに数値制御パラメータ調整テーブル１８４２を入力とし、指定領域内分割プログラム抽出部１４３３で抽出された分割プログラムに対する数値制御パラメータとして、数値制御パラメータ調整テーブル１８４２に登録されている数値制御パラメータの１つを分割パラメータ１４４３に設定する。また、分割パラメータ１４４３の設定後、切削変形処理を通した切削変形結果に基づき、形状誤差計算部１８３４で形状誤差の計算を行い、形状誤差データ１８４１を算出する。

図１９は、本発明の実施の形態６に係る数値制御パラメータ調整装置の最適数値制御プログラム出力部１８３３の動作を示す図である。数値制御パラメータ調整情報１８４３は、分割プログラム１４４１毎に、複数の分割パラメータ１４４３と、対応した形状誤差データ１８４１とを関連付けて参照できるように保持される。最適数値制御プログラム出力部１８３３は、まず、分割プログラム１４４１毎に最小の形状誤差体積を持つ分割パラメータ１４４３を抽出し、分割プログラム１４４１の先頭にその分割パラメータへ変更するブロックを挿入する。次に、それら分割プログラムを統合した最適数値制御プログラム１４２４を出力する。

一連の数値制御パラメータ調整の繰り返しにおける各部の動作フローについても、実施の形態４とは一部が異なっている。まず、切削変形処理後には、新たに形状誤差計算部１８３４による形状誤差データ１８４１の計算が行われる。そして、形状誤差データ１８４１に基づき、許容誤差体積を超える形状誤差体積を有する領域が、オペレータの操作を介さずに部分領域１４４２として設定される。数値制御パラメータの調整作業では、まず、数値制御パラメータ調整テーブル１８４２に登録されている数値制御パラメータが、オペレータの操作を介さずに分割パラメータ１４４３に設定される。そして、切削変形処理後、新たに形状誤差計算部１８３４による形状誤差データ１８４１の計算を行う。そして、数値制御パラメータ調整テーブル１８４２に登録されているすべての数値制御パラメータを設定していなければ、数値制御パラメータ設定へ戻る。最適数値制御プログラム出力部１８３３は、分割プログラム１４４１の先頭で分割プログラム１４４１毎に最小の形状誤差体積を有する数値制御パラメータへ変更するブロックを挿入し、それら分割プログラムを統合した最適数値制御プログラム１４２４を出力する。

本実施の形態６に係る数値制御パラメータ調整装置は、予め数値制御パラメータ調整テーブルに複数の数値制御パラメータを登録しておけば、オペレータによる部分領域の設定操作を介さず、最小の形状誤差体積となる数値制御パラメータに調整することができる。従って、より作業能率の高い数値制御パラメータ調整装置を提供することができる。

以上のように、本実施の形態６によれば、加工対象物に設定した領域のうち、工具が通過する範囲に該当する数値制御プログラムについてのみ、切削変形結果を更新する。また、数値制御パラメータの変更による移動軌跡への影響がその範囲内にのみ限定されているため、それら範囲毎に数値制御パラメータを調整することができる。従って、オペレータが数値制御パラメータの変更の結果を得るまでの時間を短くすることができ、数値制御パラメータを調整する時間を短くすることができる。

また、本実施の形態６では、数値制御工作機械の有無を問わないため、オペレータが数値制御パラメータ調整後の数値制御プログラムを遠隔地の数値制御工作機械ユーザに提供することも可能である。

また、本実施の形態６に係る数値制御パラメータ調整装置が、ネットワークに接続されて、インターネットを介して数値制御パラメータ調整後の数値制御プログラムを取得可能な構成としてもよい。ネットワーク上の計算リソースを使用すると、オペレータが所有する計算リソースの性能によらない数値制御パラメータ調整装置を提供することができる。一例として、グリッドコンピューティング又はクラウドコンピューティングを用いることができる。

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。

１０１数値制御プログラム解析部、１０２移動経路範囲出力部、１０３数値制御シミュレーション部、１０４駆動制御シミュレーション部、１０５加工シミュレーション部、１０６形状誤差計算部、１０７パラメータ調整部、１０８数値制御シミュレーション実行範囲計算部、１０９素材形状データ更新部、１２１数値制御プログラム、１２２数値制御シミュレーション実行範囲、１２３パラメータ、１２４素材形状データ、１２５推定加工形状データ、１２６目標加工形状データ、１２７形状誤差データ、３０１工具、３０２，４０１，６０１，６０３素材形状データ、４０２，６０２推定加工形状データ、４０３目標加工形状データ、４０４形状誤差データ、４０５削り残し領域、４０６削り過ぎ領域、１４０１，１７０１，１８０１数値制御パラメータ調整装置、１４０２，１７０２，１８０２制御部、１４０３，１８０３格納部、１４１１入力デバイス、１４１２表示デバイス、１４２１数値制御プログラム、１４２２数値制御パラメータ、１４２３工具モデル、１４２４最適数値制御プログラム、１４３１，１７３１数値制御プログラム分割部、１４３２，１８３１加工対象物部分領域指定部、１４３３指定領域内分割プログラム抽出部、１４３４，１８３２数値制御パラメータ設定部、１４３５切削変形処理部、１４３６切削変形結果表示部、１４３７，１８３３最適数値制御プログラム出力部、１４４１分割プログラム、１４４２部分領域、１４４３分割パラメータ、１４４４加工対象物の三次元モデル、１４４５数値制御パラメータ調整情報、１５０１プロセッサ、１５０２メモリ、１５０３ストレージ、１７３１数値制御プログラム分割部、１７３２切削変形判定部、１８２１目標形状の三次元モデル、１８３４形状誤差計算部、１８４１形状誤差データ、１８４２数値制御パラメータ調整テーブル、１８４３数値制御パラメータ調整情報。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、加工対象物の三次元モデルの切削変形結果に基づいて数値制御パラメータを調整する数値制御パラメータ調整装置であって、工具モデルに基づき、さらに工具及び加工対象物の移動経路を示す数値制御プログラム並びに加工精度及び加工時間に寄与する切削条件を表す数値制御パラメータに基づいて補間及び加減速処理を行った移動経路に基づいて加工対象物の三次元モデルを切削変形する手段と、数値制御プログラムのうち、数値制御工作機械の全軸が停止するブロック毎に数値制御プログラムを１つ以上の分割プログラムに分割する数値制御プログラム分割手段と、加工対象物の三次元モデルの一部の領域を表す部分領域を指定する加工対象物部分領域指定手段と、指定された部分領域を工具モデルが通過する分割プログラムを抽出する手段と、抽出した分割プログラムに対する数値制御パラメータを設定する数値制御パラメータ設定手段と、分割プログラム毎に設定した数値制御パラメータへの変更指令を挿入し、それら分割プログラムを統合した数値制御プログラムを出力する手段とを備えることを特徴とする。

Claims

加工対象物の三次元モデルの切削変形結果に基づいて数値制御パラメータを調整する数値制御パラメータ調整装置であって、
工具及び加工対象物の移動経路を示す数値制御プログラムと、加工精度及び加工時間に寄与する切削条件を表す前記数値制御パラメータとに基づいて補間及び加減速処理を行った移動経路と、工具モデルとに基づいて前記加工対象物の三次元モデルを切削変形する手段と、
前記数値制御プログラムのうち、数値制御工作機械の全軸が停止するブロック毎に前記数値制御プログラムを１つ以上の分割プログラムに分割する数値制御プログラム分割手段と、
前記加工対象物の三次元モデルの一部の領域を表す部分領域を指定する加工対象物部分領域指定手段と、
指定された前記部分領域を前記工具モデルが通過する前記分割プログラムを抽出する手段と、
抽出した前記分割プログラムに対する前記数値制御パラメータを設定する数値制御パラメータ設定手段と、
前記分割プログラム毎に設定した前記数値制御パラメータへの変更指令を挿入し、前記分割プログラムを統合した前記数値制御プログラムを出力する手段と
を備えることを特徴とする数値制御パラメータ調整装置。
前記数値制御プログラムのうち、前記加工対象物を切削変形するブロックを切削ブロックとし、切削ブロックでない前記ブロックを空走ブロックとし、且つ前記数値制御プログラムの先頭から末尾に向かう方向を後とし、前記数値制御プログラムの末尾から先頭に向かう方向を前とするとき、
前記数値制御プログラムに基づいて、前記切削ブロックであるか又は前記空走ブロックであるかを判定する手段を備え、
前記数値制御プログラム分割手段は、
前記数値制御プログラムのうち、前記空走ブロックと当該空走ブロックの前の前記切削ブロックとの間の距離と、前記空走ブロックと当該空走ブロックの後の前記切削ブロックとの間の距離が、送り速度、加速度及び時定数に基づく加減速距離以上となる前記空走ブロック毎に前記数値制御プログラムを１つ以上の分割プログラムに分割することを特徴とする請求項１に記載の数値制御パラメータ調整装置。
複数の前記数値制御パラメータを記憶する手段と、
前記加工対象物の三次元モデルの切削変形結果と目標形状とを比較して形状誤差を算出する手段とを備え、
前記加工対象物部分領域指定手段は、
前記形状誤差の存在する領域のうち形状誤差体積が許容誤差体積を超える領域を前記加工対象物の三次元モデルの一部の領域として指定し、
前記数値制御パラメータ設定手段は、
抽出した前記分割プログラムに対する前記数値制御パラメータを記憶した前記数値制御パラメータのうち１つに設定し、指定した領域に含まれる前記形状誤差を算出する操作を記憶した前記数値制御パラメータの総数だけ繰り返し、前記形状誤差体積が最小となる前記数値制御パラメータに設定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の数値制御パラメータ調整装置。
工具及び加工対象物の移動経路を示す数値制御プログラムと、加工精度及び加工時間に寄与する切削条件を表す数値制御パラメータとに基づいて補間及び加減速処理を行った移動経路と、工具モデルとに基づいて前記加工対象物の三次元モデルを切削変形する第１のステップと、
前記数値制御プログラムのうち、数値制御工作機械の全軸が停止するブロック毎に前記数値制御プログラムを１つ以上の分割プログラムに分割する第２のステップと、
前記加工対象物の三次元モデルの一部の領域を表す部分領域を指定する第３のステップと、
指定された前記部分領域を前記工具モデルが通過する前記分割プログラムを抽出する第４のステップと、
抽出した前記分割プログラムに対する前記数値制御パラメータを設定する第５のステップと、
前記分割プログラム毎に設定した前記数値制御パラメータへの変更指令を挿入し、前記分割プログラムを統合した前記数値制御プログラムを出力する第６のステップと
を含み、
前記第３のステップから前記第５のステップを複数回繰り返すことを特徴とする数値制御パラメータ調整方法。