KR20170053690A - 공구경로의 생성방법 및 공작기계 - Google Patents

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Abstract

공작기계(1)로 워크(91)를 가공하는 제1 공구경로에 대하여 평활화 처리를 행하여 제2 공구경로를 생성하는 공구경로의 생성방법으로서, 제1 공구경로의 복수의 이동점(Pn)에 있어서 제1 공구경로의 곡률의 변화율을 산출하는 변화율 산출공정을 포함한다. 공구경로의 생성방법은, 각각의 이동점(Pn)에 있어서 제1 공구경로의 곡률의 변화율에 근거하여 이동평균의 가중치를 산출하는 가중치 산출공정과, 각각의 이동점(Pn)에 있어서 가중치를 이용하여 이동점(Pn)의 이동평균의 좌표치를 산출하고, 이동점(Pn)의 이동평균의 좌표치를 제2 공구경로의 이동점으로서 설정하는 공정을 포함한다.

Description

공구경로의 생성방법 및 공작기계{Tool Path Generation Method and Machine Tool}
본 발명은, 공구경로의 생성방법 및 공작기계에 관한 것이다.
종래의 기술에서는, 워크에 대하여 공구를 상대이동시켜서 절삭 등의 가공을 행하는 공작기계가 알려져 있다. 또한, 이와 같은 공작기계에 있어서 공구의 경로를 소정의 이송축의 좌표 등에 의하여 지정하고, 워크에 대하여 공구를 이동시키면서 가공을 행하는 수치제어식 공작기계가 알려져 있다. 공작기계는, 제어장치의 지령에 따라서 워크 및 공구 중 적어도 한쪽이 이동하는 것에 의하여, 워크에 대한 공구의 상대위치를 변경하면서 자동적으로 가공을 행할 수 있다.
공작기계는, 소정 형상의 워크를 가공함으로써 목표 형상의 워크를 형성한다. 공작기계를 동작시키기 위한 가공 프로그램은, 설계한 워크의 목표 형상에 근거하여 CAM(Computer Aided Manufacturing) 장치로 자동적으로 생성할 수 있다. CAM 장치는, 워크의 목표 형상에 근거하여 워크에 대한 공구의 상대적인 이동정보를 포함하는 공구경로를 생성한다. 그리고, 공구경로의 정보를 포함하는 가공 프로그램을 출력한다.
공작기계는, 가공 프로그램에 근거하여 소정 간격마다 이동점을 설정하고, 이동점을 공구가 통과하도록 제어한다. 예를 들어, 워크가 정지하여 공구가 이동하는 경우에는, 공구선단점이 이동점을 통과하도록 공구가 이동한다. 공구경로 상에는 이동점이 복수개 있고, 이동점끼리의 사이에서는 공구가 직선적으로 이동한다.
그런데, 목표 형상의 워크의 표면이 곡면인 경우에도, 워크의 표면을 따른 공구경로가 된다. 그런데, 공구는 이동점끼리의 사이를 직선적으로 이동하기 위하여, 워크의 표면이 곡면인 부분에서는, 가공면이 매끄러운 곡면이 되지 않고 평면이 조합되어 돌출된 부분이 발생하는 경우가 있다. 그래서, 종래 기술에 있어서는, 공구경로를 보정하여 워크의 가공면을 매끄럽게 하는 평활화 처리가 알려져 있다. 평활화 처리에서는, 공구경로에 있어서의 이동점의 위치를 보정하여 새로운 공구경로를 생성하는 것이 알려져 있다.
국제공개공보 제2012/056554호 팸플릿에는, 복수의 가공점을 순차 직선으로 연결하여 얻어지는 절곡선의 절곡점에 있어서의 절곡 각도를 산출하는 순서와, 절곡 각도가 클수록 절곡점에 가까워지는 것과 같은 근사곡선을 도출하는 근사곡선 도출순서를 포함하는 공구경로의 생성방법이 개시되어 있다. 그리고, 이러한 공구경로의 생성방법에서는, 근사곡선을 따라서 공구경로를 생성하는 것이 개시되어 있다.
일본특허공보 제3958112호 명세서에는, 선분으로 근사되는 곡선 형상의 지령 데이터를 매끄럽게 하여, 소정의 톨러런스(tolerance)로 설정 단위보다 미세한 단위로 지령점을 수정하는 수치제어장치에 있어서의 속도제어방법이 개시되어 있다. 그리고, 이러한 속도제어방법에서는, 수정된 지령점을 사용하여, 각 이동성분의 가속도가 규정치 이내에 들어가는 속도를 연산하여 속도제어를 행하는 것이 개시되어 있다.
특허문헌 1: 국제공개공보 제2012/056554호 팸플릿 특허문헌 2: 일본특허공보 제3958112호 명세서
공작기계로 가공하는 기간 중에, 공구경로의 진행방향이 변화하는 부분에서는, 워크 또는 공구에 힘이 가해진다. 즉, 워크 또는 공구 중 이동하는 부분의 가속도가 변화한다. 급격하게 진행방향이 변화한 경우 등에는 이동하는 부분에 큰 힘이 가해지고, 요동이나 진동이 발생하는 경우가 있다. 이 결과, 워크의 가공 정밀도가 저하하는 경우가 있다. 예를 들어, 곡면 형상의 부분을 가공하는 경우에는, 이송축에 가해지는 힘이 변화하기 때문에 표면 조도가 거칠어지는 경우가 있다. 이 때문에, 워크에 대한 공구의 상대이동 방향이 변화하는 경우에는, 워크에 대한 공구의 상대속도를 저하시켜 가공할 수 있다. 평활화 처리를 행한 공구경로에 있어서도, 공구경로가 곡선 형상 부분에서는 이동속도를 저하시켜 가공할 수 있다. 이동속도를 저하함으로써 가공 정밀도의 저하를 제어할 수 있다. 그런데, 워크를 가공하는 시간이 길어진다는 문제가 발행한다.
평활화 처리를 행함으로써, 가공 후의 표면을 매끄럽게 할 수 있는데, 공구경로가 원래의 공구경로로부터 어긋나는 것이 알려져 있다. 평활화 처리를 행한 공구경로는, 평활화 처리를 행하기 전의 공구경로보다 안쪽으로 연장되는 경로가 된다. 상기 일본특허공보 제3958112호 명세서에 기재된 속도제어방법에서는, 평활화 처리 후의 공구경로를 평활화 처리 전의 공구경로에 근접시킬 수 있다. 하지만, 공구경로가 꺾이는 부분에서의 이동속도에 대하여는 고려되어 있지 않고, 특히 공구경로가 크게 꺾이는 부분에서는 이동속도를 감소시켜 가공할 필요가 있다.
본 발명은, 평활화 처리를 행하는 공구경로의 생성방법 및 공작기계에 있어서, 가공시간을 짧게 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 공구경로의 생성방법은, 공작기계로 워크를 가공하는 제1 공구경로에 대하여 평활화 처리를 행하여 제2 공구경로를 생성하는 공구경로의 생성방법으로서, 제1 공구경로에 있어서의 복수의 이동점을 설정하는 공정과, 각각의 이동점에 있어서 제1 공구경로의 곡률의 변화율을 산출하는 변화율 산출공정을 포함한다. 공구경로의 생성방법은, 각각의 이동점에 있어서 제1 공구경로의 곡률의 변화율에 근거하여 이동평균의 가중치를 산출하는 가중치 산출공정과, 각각의 이동점에 있어서 가중치를 이용하여 이동점의 이동평균의 좌표치를 산출하고, 이동점의 이동평균의 좌표치를 제2 공구경로의 이동점으로서 설정하는 공정을 포함한다.
상기 발명에 있어서는, 변화율 산출공정은, 제1 공구경로의 각각의 이동점에 있어서의 곡률의 이동평균치를 산출하는 공정과, 산출한 곡률의 이동평균치에 근거하여 곡률의 변화율을 산출하는 공정을 포함할 수 있다.
상기 발명에 있어서는, 가중치 산출공정은, 곡률의 변화율에 근거하여 정규분포의 표준편차를 산출하는 공정과, 산출된 표준편차를 가지는 정규분포에 근거하여 이동평균의 가중치를 산출하는 공정을 포함할 수 있다.
상기 발명에 있어서는, 가공 후의 워크의 치수오차의 허용치가 미리 정해져 있고, 가중치 산출공정은, 이동평균의 산출에 이용하는 이동점의 개수를, 허용치에 근거하여 설정하는 공정을 포함할 수 있다.
본 발명의 공작기계는, 제1 가공 프로그램으로 설정되는 제1 공구경로에 대하여 평활화 처리를 행하여 제2 공구경로를 생성하는 제어장치를 구비한다. 제어장치는, 제1 공구경로에 근거하여 복수의 이동점을 설정하는 이동점 설정부와, 각각의 이동점에 있어서 제1 공구경로의 곡률의 변화율을 산출하는 변화율 산출부를 포함한다. 제어장치는, 각각의 이동점에 있어서 제1 공구경로의 곡률의 변화율에 근거하여 이동평균의 가중치를 산출하는 가중치 설정부와, 각각의 이동점에 있어서 가중치를 이용하여 이동점의 이동평균의 좌표치를 산출하고, 이동점의 이동평균의 좌표치를 제2 공구경로의 이동점으로서 설정하는 이동점 보정부를 포함한다. 더욱이, 제어장치는, 제2 공구경로의 이동점에 근거하여 제2 가공 프로그램을 생성하는 프로그램 작성부를 포함한다.
본 발명에 따르면, 평활화 처리를 행하는 공구경로의 생성방법 및 공작기계에 있어서, 가공시간을 짧게 할 수 있다.
도 1은 워크를 절삭가공할 때의 워크 및 공구의 개략단면도이다.
도 2는 제1 참고예의 공구경로의 생성방법으로 생성한 공구경로의 설명도이다.
도 3은 제2 참고예의 공구경로의 생성방법으로 생성한 공구경로의 설명도이다.
도 4는 제2 참고예의 공구경로를 생성할 때에 이동평균의 좌표치의 산출에 이용하는 가중치의 그래프이다.
도 5는 공구경로의 예를 설명하는 개략도이다.
도 6은 공구경로의 소정 위치에 있어서의 속도 및 가속도를 설명하는 도면이다.
도 7은 실시형태에 있어서의 프로그램 보정장치의 블록도이다.
도 8은 제1 가공 프로그램으로부터 제2 가공 프로그램을 생성하는 제어의 플로차트이다.
도 9는 곡률방경의 산출방법을 설명하는 도면이다.
도 10은 다른 곡률반경의 산출방법을 설명하는 도면이다.
도 11은 중간곡률을 설명하는 그래프이다.
도 12는 곡률의 이동평균치의 산출에 이용하는 가중치의 그래프이다.
도 13은 중간곡률의 변화율의 산출방법을 설명하는 도면이다.
도 14는 제2 공구경로를 생성할 때에 좌표치의 이동평균의 산출에 이용하는 가중치의 그래프이다.
도 15는 중각곡률의 변화율에 대한 정규분포의 표준편차의 그래프이다.
도 16은 참고예의 공구경로에 의하여 가공할 때의 워크의 형상 및 공구경로의 설명도이다.
도 17은 제1 실시예의 공구경로의 생성방법으로 생성한 제2 공구경로의 설명도이다.
도 18은 제2 실시예의 공구경로의 생성방법으로 생성한 제2 공구경로의 설명도이다.
도 19는 실시형태에 있어서의 공작기계의 블록도이다.
도 1 내지 도 19를 참조하여, 실시형태에 있어서의 공구경로의 생성방법 및 공작기계에 대하여 설명한다. 본 발명에 있어서의 공구경로란, 공구가 워크에 대하여 상대적으로 이동하면서 워크를 가공할 때의 워크에 대한 공구의 상대적인 경로를 나타내고 있다.
본 실시형태의 공작기계는, 가공 프로그램에 근거하여 자동적으로 공구와 워크를 상대적으로 이동시켜서 가공을 행하는 수치제어식 공작기계이다. 공작기계에는 가공 프로그램이 입력된다. 공작기계는, 가공 프로그램에 근거하여 워크 및 공구의 적어도 한쪽이 이동하면서 가공한다.
본 실시형태의 공작기계는, 직선이송축으로서 X축, Y축 및 Z축의 3축을 가지고, 각 이송축의 방향으로 공구와 워크를 상대이동시키며, 3차원 형상의 워크를 가공할 수 있다. 본 실시형태에서는, 설명을 간단하게 하기 위하여 공구가 X축 및 Y축의 2축 방향으로 이동하여 가공하는 경우를 예시하여 설명하는데, 본 발명은, X축, Y축 및 Z축의 3축 방향으로 공구와 워크를 상대이동시켜서 가공하는 경우를 포함한다.
도 1은, 워크에 대하여 공구가 이동할 때의 워크 및 공구의 개략단면도이다. 워크(91)의 표면을 따라서 공구(90)가 이동하면서 절삭가공을 행하고 있다. 공구(90)의 측면에서 워크(91)의 굴곡부(92)를 포함하는 표면을 가공하고 있다. 워크(91)를 가공할 때에는, 가공 프로그램에 근거하여 복수의 이동점(P)이 설정된다. 이동점(P)을 연결하는 경로가 공구경로이다. 그리고, 공구선단점 등의 공구(90)의 기준점이 이동점(P)을 통과하도록 공구(90)가 이동된다.
본 실시형태의 공구경로의 생성방법에서는, 제1 가공 프로그램에 의하여 정해져 있는 제1 공구경로를 평활화 처리하여 제2 공구경로를 생성한다. 평활화 처리를 행하기 전의 공구경로가 화살표(101, 102, 103)로 나타나 있다. 굴곡부(92)를 가공하면 이동점(Pc)에 있어서 공구(90)가 이동하는 방향이 크게 변화하고 있다. 이 때문에, 이동점(Pc)에 대응하는 워크 부분에서는 표면이 매끄러운 곡면으로 되지 않고 돌출된 형상이 된다. 이 때문에, 이동점의 위치를 보정하여 공구경로를 매끄럽게 하는 평활화 처리를 행한다.
평활화 처리를 행한 제2 공구경로가 화살표(101, 104, 103)로 나타나 있다. 제2 공구경로로 가공함으로써, 굴곡부(92)에 있어서 제1 공구경로로 가공한 경우보다 워크(91)의 표면을 매끄럽게 할 수 있다.
처음으로 참고예의 공구경로의 생성방법에 대하여 설명한다. 여기에서는, 제1 참고예 및 제2 참고예를 설명한다. 공구경로의 생성방법에서는, 한번 설정된 이동점의 위치를 보정하는 제어를 행한다. 평활화 처리에 있어서는, 미리 정해진 이동점의 이동평균의 좌표치를 산출한다. 그리고, 이동평균의 좌표치를 보정 후의 이동점으로 설정한다. 보정 후의 이동점을 통과하는 경로가 제2 공구경로가 된다.
도 2에, 제1 참고예의 공구경로의 생성방법의 설명도를 나타낸다. 제1 가공 프로그램에 의하여 정해진 제1 공구경로 상에 복수의 이동점이 설정되어 있다. 도 2의 예에서는, 이동점(Pn - 4)에서 이동점(Pn + 4)이 기재되어 있다. 제1 공구경로에서는, 이동점(Pn)에 대응하는 워크의 부분에 모서리부 등이 발현하여, 돌출된 형상이 된다.
제1 참고예의 공구경로의 생성방법에서는, 각각의 이동점에 있어서 좌표를 검출하고, 이동평균의 좌표치를 산출한다. 이동점(Pn)의 좌표치를 (xn, yn)으로 하면, 이동점(Pn)의 이동평균의 좌표치는, 다음의 식 (1) 및 식 (2)가 된다.
[수학식 1]
Figure pct00001
이동평균의 산출에서는, X좌표 및 Y좌표에 대하여, 전후의 미리 정해진 개수의 이동점의 좌표치의 평균치를 산출하고 있다. 이 예에서는, 이동점(Pn)에 대하여 전의 2점과 후의 2점의 합계 5점의 평균치를 산출하고 있다. 이와 같은, 평균치를 산출할 때에 선정하는 이동점의 개수를 차수라고 한다. 차수는, 임의의 수를 채용할 수 있다. 이 예에서는, 5차의 이동평균을 산출하고 있다. 그리고, 이동평균에 의하여 산출된 좌표 (Xn', yn')의 점을 보정 후의 이동점(Pn')으로 설정한다. 이러한 계산과 같은 계산을 각각의 이동점(Pn - 4)에서 이동점(Pn + 4)까지 행함으로써, 평활화 처리 후의 이동점(Pn -4')에서 이동점(Pn +4')을 설정할 수 있다. 그리고, 평활화 처리 후의 이동점을 연결하는 경로에 근거하여 제2 공구경로를 생성할 수 있다.
이동점(Pn - 2)을 보정하는 경우에는, 이동점(Pn -2) 전후의 2개의 이동점은 직선 형상으로 배치되어 있다. 이 때문에, 보정 후의 이동점(Pn -2')의 위치는, 보정 전의 이동점(Pn-2)의 위치와 동일해진다. 즉, 이동점(Pn - 2)은 부동이다. 또한, 이동점(Pn +2) 등의 이동점도 부동이다. 그런데, 이동점(Pn)에서는, 전후의 이동점을 포함한 5개의 이동점이 직선 형상으로 배치되어 있지 않고, 보정 후의 이동점(Pn')의 좌표치는, 전후의 이동점(Pn -2, Pn -1, Pn +1, Pn + 2)의 좌표치의 영향을 받는다.
이 예에서는, 굴곡부의 정점 근방의 이동점(Pn -1, Pn, Pn + 1)이 전후의 이동점의 좌표의 영향을 받는다. 보정 후의 이동점(Pn -1', Pn', Pn +1')은, 보정 전의 이동점(Pn-1, Pn, Pn + 1)보다 안쪽에 배치된다. 이와 같이, 제2 공구경로는, 제1 공구경로보다 안쪽에 배치된다. 평활화 처리 후의 제2 공구경로에는, 이른바 내향 회전 현상이 발생한다.
도 3에, 제2 참고예의 공구경로의 생성방법의 설명도를 나타낸다. 제2 참고예에서는, 공구경로가 내향 회전하는 현상을 작게 하기 위하여, 각각의 좌표치에 가중치를 주어 이동평균을 계산한다. 즉, 보정 후의 좌표치로서 하중평균치를 산출한다. 가중치를 고려한 보정 후의 각각의 이동점의 좌표 (xn', yn')는, 다음의 식 (3) 및 식 (4)로 계산한다.
[수학식 2]
Figure pct00002
각각의 이동점의 X좌표치 및 Y좌표치에 싣는 가중치에 대하여는, 예를 들어 보정을 행하는 이동점의 좌표치의 가중치를 크게 하여, 이동점으로부터 멀어지는 이동점의 좌표치만큼 가중치를 작게 설정할 수 있다.
도 4에, 각각의 좌표치에 싣는 가중치의 그래프를 나타낸다. 가로축에 공구경로 상의 이동점이 나타나 있다. 보정하는 이동점(Pn)의 좌표치의 가중치가 최대가 되며, 이동점(Pn)으로부터 멀어질수록 직선 형상으로 가중치가 작아지는 설정을 행하고 있다. 제2 참고예에서는, 이동점(Pn -4~Pn + 4)의 보정을 행하는 경우에, 모든 이동점(Pn-4~Pn+4)에 대하여 도 4에 나타내는 가중치를 이용하고 있다. 즉, 모든 이동점의 좌표치의 보정에 있어서 동일한 가중치부여 패턴을 채용하고 있다.
도 2 및 도 3을 참조하여, 각각의 이동점의 좌표치에 가중치를 실어 이동평균을 산출하면, 가중치를 싣지 않고 이동평균을 산출하는 경우보다 내향 회전 현상을 억제할 수 있다. 제2 참고예에서는, 제1 참고예보다 보정 후의 이동점의 내향 회전 현상을 작게 할 수 있다. 보정을 행하는 이동점의 좌표치의 영향이 강해져, 보정 후의 이동점을 보정 전의 이동점에 근접시킬 수 있다.
이와 같이, 이동점에 대하여 가중치를 이용한 이동평균치를 산출하고, 좌표치의 이동평균을 보정 후의 좌표치로 할 수 있다. 보정 후의 좌표치의 산출식은, 일반화하면 다음의 식 (5) 및 식 (6)으로 나타낼 수 있다. 변수(i)는, 차수이며 미리 설정해 둘 수 있다.
[수학식 3]
Figure pct00003
그런데, 워크에 대한 공구의 진행방향이 변화하는 부분에서는, 워크에 대한 공구의 상대적인 이동속도를 떨어뜨리지 않고 가공하면, 이송축에 요동이나 충격이 발생하는 경우가 있다. 이 결과, 표면 거칠기가 거칠어져 버리거나, 치수 정밀도가 저하되거나 한다. 즉, 가공 정밀도가 악화된다. 이 때문에, 워크에 대한 공구의 진행방향이 변화하는 부분에서는, 이동속도를 저하시키는 제어를 행할 수 있다.
예를 들어, 도 1을 참조하여, 화살표(101)로 나타내는 바와 같이, 워크(91)의 표면을 평면 형상으로 가공하는 경우에는, 공구(90)의 이동속도를 일정하게 하여 가공을 행할 수 있다. 그런데, 화살표(104)로 나타내는 바와 같이, 워크(91)의 곡면 형상 부분을 가공하는 경우에는 속도를 떨어뜨려 이동한다. 그리고, 화살표(103)로 나타내는 바와 같이, 다시 평면 형상의 부분을 가공하는 경우에는 속도를 원래대로 되돌릴 수 있다. 그런데, 이동속도를 저하시키면 가공시간이 길어져 버린다. 여기에서는, 공구경로 상을 이동할 때의 공구의 이동속도 및 가속도에 대하여 상세하게 검토한다.
도 5에, 공구경로의 일례를 나타낸다. 이 예에서는, 점(A)에서 점(B)까지의 구간에서는 공구경로가 곡선 형상이 되고, 점(A)보다 앞부분 및 점(B)보다 뒷부분에서는 공구경로가 직선 형상이 된다. 예를 들어, 점(S)에서 점(A)까지의 구간에서는 공구가 직선 형상으로 이동한다. 이에 대하여, 점(A)에서 점(B)까지의 구간에서는 공구가 곡선 형상으로 이동한다.
도 6에, 이송축의 속도 및 가속도에 관한 그래프를 나타낸다. 도 6은, 도 5의 공구경로 상을 이동하였을 때의 이송축의 속도 및 가속도를 나타내고 있다. 속도 및 가속도에 대하여, X축 방향 및 Y축 방향의 각각을 기재하고 있다. 평활화 처리를 행하기 전의 제1 공구경로에서는, 점(A)에 있어서 X축 방향의 속도(vx)가 감소하기 시작하고, 점(B)에 있어서 속도(vx)는 제로가 된다. X축 방향의 가속도(ax)에서는, 점(A)에 있어서 가속도가 발생하고, 서서히 가속도의 절대치가 커진다. 점(B)의 근방에 있어서 가속도가 급격하게 제로가 된다. 점(B)의 근방에 있어서, 큰 가속도의 변화가 발생한다.
Y축 방향의 속도(vy)에 대하여는, 점(A)에서 제로로부터 마이너스 속도(vy)가 발생한다. 이후에 속도(vy)의 절대치가 서서히 커진다. 점(B)에 있어서 일정한 속도(vy)에 도달하고 있다. 이 때문에, Y축 방향의 가속도(ay)에서는, 점(A)의 근방에 있어서 큰 가속도의 변화가 발생한다.
가공기간 중에 이송축이 요동하거나 충격이 발생하거나 하는 것은, 가속도의 변화가 크기 때문으로 생각된다. 그리고, 가속도의 변화가 발생하는 원인은, 공구경로의 곡률의 변화율에 있는 것을 발견하였다. 즉, 곡률의 변화율이 커지면 공구는 급격하게 진행방향을 바꾸게 된다. 이러한 때에는, 큰 가속도의 변화가 발생하는 것을 발견하였다. 그래서, 본 발명의 공구경로의 생성방법에서는, 큰 가속도의 변화가 발생하는 부분에서는, 가속도의 변화를 작게 하는 공구경로를 생성한다.
예를 들어, 도 5 및 도 6을 참조하여, 점(S)에서 점(A)의 구간에서는, 공구경로의 곡률의 변화가 없기 때문에 가속도가 제로이다. 점(B)에서 점(E)의 구간에 있어서도 가속도가 제로이다. 그런데, 점(A) 및 점(B)에서는, 곡률에 큰 변화가 발생하고 있고, 이 부분에서는, 큰 가속도의 변화가 발생하고 있다. 본 발명에서는, 공구경로의 곡률의 변화율에 따라서, 각각의 이동점의 좌표에 싣는 가중치를 변경하는 제어를 행한다.
도 7에, 본 실시형태의 프로그램 보정장치의 블록도를 나타낸다. 프로그램 보정장치(21)는, 예를 들어 버스를 통하여 서로 접속된 CPU(Central Processing Unit), RAM(Random Access Memory), 및 ROM(Read Only Memory) 등을 구비하고 있다.
프로그램 보정장치(21)에는, CAM 장치 등에 의하여 미리 생성한 제1 가공 프로그램(76)이 입력된다. 제1 가공 프로그램(76)에는, 제1 공구경로의 정보가 포함되어 있다. 프로그램 보정장치(21)는, 제1 공구경로의 이동점의 보정을 행하여 제2 공구경로를 생성한다. 그리고, 제2 공구경로에 근거하여 보정 후의 제2 가공 프로그램(29)을 출력한다.
프로그램 보정장치(21)는, 제1 가공 프로그램(76)에 근거하여 이동점을 설정하는 이동점 설정부(22)와, 각각의 이동점에 있어서의 곡률을 산출하고, 더욱 곡률을 보정한 중간곡률을 산출하는 중간곡률 산출부(23)를 포함한다. 또한, 프로그램 보정장치(21)는, 중간곡률의 변화율을 산출하는 변화율 산출부(24)를 포함한다. 프로그램 보정장치(21)는, 산출한 중간곡률의 변화율에 근거하여, 이동평균의 좌표치를 산출할 때의 가중치를 설정하는 가중치 설정부(25)를 포함한다. 또한, 프로그램 보정장치(21)는, 설정된 가중치에 근거하여, 이동점의 보정을 행하는 이동점 보정부(26)를 포함한다. 이동점 보정부(26)에서는, 보정 후의 이동점이 산출된다. 또한, 프로그램 보정장치(21)는, 보정한 이동점에 근거하여, 새로운 제2 가공 프로그램을 생성하는 프로그램 작성부(27)를 포함한다.
도 8에, 본 실시형태에 있어서의 공구경로의 생성방법의 플로차트를 나타낸다. 이러한 제어는, 프로그램 보정장치(21)로 실시할 수 있다. 도 7 및 도 8을 참조하여, 스텝 41에 있어서, 이동점 설정부(22)는, 미리 작성된 제1 가공 프로그램(76)을 독취한다. 그리고, 스텝 42에 있어서, 이동점 설정부(22)는, 제1 가공 프로그램(76)에 근거하여, 제1 공구경로에 있어서의 복수의 이동점을 설정한다. 보다 상세하게는, 이동점 설정부(22)는, 복수의 이동점의 좌표치를 설정한다.
다음으로, 제어장치(70)는, 각각의 이동점에 있어서 제1 공구경로의 곡률의 변화율을 산출하는 변화율 산출공정을 실시한다. 스텝 43에 있어서, 중간곡률 산출부(23)는, 이동점에 있어서의 곡률을 산출한다. 곡률의 산출은, 각각의 이동점마다 실시한다. 본 실시형태에서는, 이동점에 있어서의 곡률을 산출하기 위하여 이동점에 있어서의 곡률반경을 산출한다.
도 9에, 곡률반경의 산출방법을 설명하는 도면을 나타낸다. 이 예에서는, 이동점(Pn)에 있어서의 곡률반경을 산출한다. 이동점(Pn)의 좌표치를 취득한다. 더욱이, 이동점(Pn)의 전후 이동점(Pn -1) 및 이동점(Pn + 1)의 좌표치를 취득한다. 그리고, 이동점(Pn), 이동점(Pn -1) 및 이동점(Pn + 1)의 좌표치에 근거하여, 가상적인 원(61)의 방정식을 산출할 수 있다. 3점의 좌표치가 결정되면 원(61)의 방정식을 산출할 수 있다. 그리고, 가상적인 원(61)의 반경을 곡률반경(rn)으로 설정할 수 있다.
도 10에, 다른 곡률반경의 산출방법을 설명하는 도면을 나타낸다. 이동점(Pn-1)과 이동점(Pn)을 연결하는 선분의 수직이등분선을 작성한다. 또한, 이동점(Pn)과 이동점(Pn + 1)을 연결하는 선분의 수직이등분선을 작성한다. 2개의 수직이등분선이 교차한 점을 가상적인 원(61)의 중심점(62)으로 할 수 있다. 중심점(62)의 좌표치가 산출되면, 가상적인 원(61)의 반경을 산출할 수 있다. 그리고, 원(61)의 반경을 이동점(Pn)에 있어서의 곡률반경(rn)으로 설정할 수 있다.
3차원의 좌표계에 있어서도 상술과 같은 방법에 의하여, 복수의 이동점의 좌표치에 근거하여 가상적인 원을 상정할 수 있다. 그리고, 가상적인 원의 반경을 이동점의 곡률반경으로 설정할 수 있다. 한편, 곡률반경의 산출방법으로서는, 이 형태로 한정되지 않으며, 임의의 방법을 채용할 수 있다.
곡률은, 곡률반경의 역수이다. 다음의 식 (7)에 근거하여, 소정의 이동점에 있어서의 공구경로의 곡률을 산출할 수 있다.
[수학식 4]
Figure pct00004
도 7 및 도 8을 참조하여, 다음으로 스텝 44에 있어서, 중간곡률 산출부(23)는, 중간곡률을 산출한다. 본 실시형태에서는, 보정한 곡률에 근거하여 공구경로의 곡률의 변화율을 산출한다. 본 실시형태에서는, 보정한 곡률을 중간곡률이라고 한다. 여기에서는, 도 5에 나타내는 공구경로를 예로 들어 중간곡률을 설명한다.
도 11은, 이동점에 있어서의 보정 전의 곡률 및 중간곡률을 나타내는 그래프이다. 도 5 및 도 11을 참조하여, 보정 전의 곡률이 파선으로 나타나 있다. 보정 전의 곡률에서는, 점(S)에서 점(A)까지의 구간 및 점(B)에서 점(E)까지의 구간은 제로이고, 일정하다. 점(A)에서 점(B)까지의 구간에서는, 보정 전의 곡률은 일정하다. 그런데, 점(A)에 있어서는, 보정 전의 곡률이 급격하게 상승한다. 그리고, 점(B)에 있어서는 보정 전의 곡률이 급격하게 감소하고 있다.
이와 같은 점(A) 및 점(B)에 있어서의 불연속성을 해소하기 위하여, 본 실시형태에서는 곡률에 대하여 평활화 처리의 보정을 행한다. 곡률의 평활화 처리에서는, 예를 들어 소정의 이동점의 곡률의 이동평균치를 산출하고, 산출한 이동평균치를 중간곡률로 설정할 수 있다. 더욱이, 이동평균치를 산출할 때, 각각의 이동점의 곡률에 가중치를 실을 수 있다.
도 12에, 곡률의 이동평균치를 산출하기 위한 가중치의 그래프를 나타낸다. 여기에서의 예에서는, 보정을 행하는 이동점의 앞의 10개의 이동점과 뒤의 10개의 이동점을 추출한다. 즉, 21차 이동평균치의 산출을 예시하고 있다. 11번째가 이번 이동평균치를 산출하는 이동점에 상당한다. 이러한 그래프에 의하여, 각각의 이동점에 대하여 가중치를 설정할 수 있다.
곡률의 이동평균치를 산출하는 경우에도, 보정을 행하는 이동점의 가중치가 커지고, 이 이동점으로부터 멀어질수록 가중치가 작아지도록 설정되어 있다. 곡률의 평활화 처리를 행할 때의 가중치에 대하여는, 이러한 형태로 한정되지 않으며, 임의의 가중치를 채용할 수 있다. 예를 들어, 후술하는 정규분포를 이용하여 가중치를 설정할 수 있다.
도 11에는, 이와 같이 이동평균치로 평활화 처리를 행한 중간곡률이 실선으로 나타나 있다. 각각의 이동점마다 중간곡률을 산출할 수 있다. 점(A)보다 조금 앞의 위치에서 곡률이 상승하기 시작하여, 점(A)보다 조금 뒤의 위치에서 곡률이 일정해진다. 또한, 점(B)보다 조금 앞의 위치에서 곡률이 감속하기 시작하여 점(B)보다 조금 뒤의 위치에서 제로로 되어 있다. 점(A) 및 점(B)의 근방에서 곡률이 매끄럽게 변화하고 있다.
도 7 및 도 8을 참조하여, 다음으로 스텝 45에 있어서, 변화율 산출부(24)는, 중간곡률의 변화율을 산출한다. 도 13에, 중간곡률의 변화율의 산출방법을 설명하는 개략도를 나타낸다. 미리 정해진 이동점(Pn)에 있어서의 중간곡률의 변화율의 산출에 있어서는, 이동점(Pn)의 중간곡률(αn)과 앞의 이동점(Pn - 1)의 중간곡률(αn-1)을 취득한다. 그리고, 이동점(Pn)과 이동점(Pn - 1)과의 거리(In)를 산출한다. 이동점(Pn)의 곡률의 변화율은, 다음의 식 (8)로 산출할 수 있다.
[수학식 5]
Figure pct00005
다음으로, 제어장치(70)는, 각각의 이동점에 있어서 제1 공구경로의 곡률의 변화율에 근거하여 이동평균의 가중치를 산출하는 가중치 산출공정을 실시한다.
도 7 및 도 8을 참조하여, 스텝 46에 있어서, 가중치 설정부(25)는, 각각의 이동점에 있어서, 이동평균의 좌표치를 산출하기 위한 가중치를 설정한다. 본 실시형태의 공구경로의 생성방법에 있어서도, 제2 참고예와 마찬가지로, 가중치를 이용한 이동평균의 좌표치를 산출함으로써, 보정 후의 이동점의 위치를 설정한다.
공구경로의 곡률의 변화율이 큰 영역에서는, 가속도의 변화가 커진다고 생각된다. 이 때문에, 본 실시형태에서는, 곡률의 변화율이 작은 이동점에서는 평활화의 영향을 작게 한다. 즉, 평활화를 약하게 하여 원래의 이동점의 영향을 크게 한다. 한편으로, 곡률의 변화율이 큰 이동점에서는, 평활화를 강하게 할 수 있다. 즉, 평활화를 강하게 하여, 원래의 이동점의 영향을 작게 하는 동시에, 둘레의 이동점의 영향을 크게 할 수 있다.
도 14에, 본 실시형태의 이동평균의 좌표치를 산출할 때의 가중치의 그래프를 나타낸다. 도 14에 나타내는 그래프에서는, 표준편차가 1인 그래프와 표준편차가 0.1인 그래프가 예시되어 있다. 본 실시형태에서는, 이동평균의 산출에 이용하는 가중치의 설정에 정규분포를 이용한다. 가로축은 공구경로 상의 이동점에 대응한다. 세로축은, 이동평균의 좌표치를 산출하기 위한 가중치(wn)이다. 본 실시형태에서는, 21차의 이동평균치를 산출하고, 보정 후의 이동점의 좌표치를 산출한다.
여기에서, 표준편차가 작을수록 보정을 행하는 이동점(Pn)의 가중치가 커지고, 이동점(Pn)으로부터 멀어진 이동점의 가중치가 작아진다. 예를 들어, 표준편차가 작으면, 이동점(Pn)에 있어서의 가중치(wn)와 이동점(Pn - 10)에 있어서의 가중치(wn - 10)와의 차이가 커지는 것을 알 수 있다. 즉, 표준편차가 작을수록 가중치가 집중되고, 표준편차가 클수록 가중치가 분산되고 있는 것을 알 수 있다.
도 15에, 중간곡률의 변화율과 가중치를 설정하기 위한 정규분포의 표준편차와의 관계를 나타내는 그래프를 나타낸다. 본 실시형태에서는, 중간곡률의 변화율이 큰 이동점에서는 가중치를 분산한다. 즉, 표준편차가 큰 정규분포를 채용한다. 한편으로, 중간곡률의 변화율이 작은 이동점에서는, 표준편차가 작은 정규분포를 채용한다. 이와 같이, 중간곡률의 변화율이 클수록, 표준편차를 크게 하는 제어를 행한다.
도 15에 나타내는 표준편차는, 다음의 식 (9)에 근거하여 산출할 수 있다. 중간곡률의 변화율에 근거하여 표준편차를 산출할 수 있다. 한편, 식 (9)에 있어서의 정수(a)나 표준편차의 최소치(σmin)는, 실험 등에 의하여 미리 정해 둘 수 있다.
[수학식 6]
Figure pct00006
가중치 설정부(25)는, 각각의 이동점에 대하여, 식 (9)의 계산식에 근거하여 이동평균치를 산출할 때의 가중치를 설정할 수 있다. 또는, 도 15에 나타내는 중간곡률의 변화율과 표준편차와의 관계를 기억부에 미리 기억시켜 둘 수 있다. 그리고, 중간곡률의 변화율에 근거하여, 정규분포의 표준편차를 설정할 수 있다.
도 7 및 도 8을 참조하여, 다음으로 스텝 47에 있어서, 이동점 보정부(26)는, 설정된 이동평균의 가중치를 이용하여, 보정 후의 이동점의 좌표치를 산출한다. 각각의 이동점의 보정 후의 좌표치는, 상술한 식 (5) 및 식 (6)에 근거하여 산출할 수 있다. 즉, 제2 공구경로의 이동점을 설정할 수 있다. 다음으로, 스텝 48에 있어서, 프로그램 작성부(27)는, 산출된 보정 후의 이동점의 위치에 근거하여, 제2 가공 프로그램(29)을 생성할 수 있다.
이와 같이, 본 실시형태에 있어서는, 이동점마다 가중치의 분포를 설정한다. 이동점마다 가중치를 설정하여 이동평균의 좌표치를 산출하고, 산출한 좌표를 보정 후의 이동점으로 설정하고 있다.
도 5에 나타내는 예에서는, 점(A) 및 점(B)의 근방에서는, 표준편차가 큰 그래프를 이용하여 가중치를 설정한다. 이러한 제어에 의하여, 점(A)의 근방 및 점(B)의 근방에서는, 큰 평활화의 효과를 얻을 수 있다. 이에 대하여, 점(C), 점(S) 및 점(E)과 같이, 중간곡률의 변화율이 작은 이동점에서는, 예를 들어 표준편차가 작은 그래프를 이용하여 가중치를 설정하고, 평활화의 효과를 작게 할 수 있다.
도 6에는, 제1 공구경로에 더하여 본 실시형태의 공구경로의 생성방법으로 생성한 제2 공구경로에 관한 속도 및 가속도가 나타나 있다. 본 실시형태에서는, 곡률의 변화율이 큰 영역에서는, 큰 표준편차를 채용하여 가중치를 분산하고 있다. 가중치를 분산함으로써, 강한 평활화의 효과를 얻을 수 있다. 평활화의 효과가 강해지면, 보정 후의 이동점에 있어서의 제2 공구경로의 곡률의 변화가 완만해진다. 이 결과, 가속도의 변화율이 작아진다. 특히, 제1 공구경로의 곡률로서 중간곡률을 채용함으로써 가속도(ax) 및 가속도(ay)에 대하여, 점(A)의 근방 및 점(B)의 근방에 있어서의 가속도의 변화가 작아진다.
이 때문에, 본 실시형태의 공구경로의 생성방법에서는, 이송축에 발생하는 요동이나 충격을 억제할 수 있다. 또는, 공구경로의 진행방향이 변화하기 전에 행하는 감속을 억제할 수 있다. 종래 기술보다 큰 속도로 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 제2 참고예의 공구경로의 생성방법으로 생성한 공구경로보다 큰 속도로 가공할 수 있다. 이 결과, 가공시간을 단축할 수 있다.
본 실시형태에서는, 이동평균의 좌표치를 산출하기 위한 가중치를 설정하기 위하여, 정규분포를 이용하고 있다. 이러한 방법을 채용함으로써, 가중치의 분산 정도를 표준편차로 변경할 수 있어, 쉽게 가중치의 분산을 변경할 수 있다. 즉, 쉽게 평활화의 효과를 조정할 수 있다. 또한, 도 14를 참조하여, 가중치를 집중하여 보정을 행하는 이동점의 좌표의 영향을 크게 하는 경우에는 표준편차를 작게 한다. 가중치의 최대값과 최소값의 차이가 커진다. 이러한 경우에도, 보정을 행하는 이동점의 근방에 있어서의 가중치의 변화를 작게 할 수 있다. 또한, 소정의 이동점으로부터 가장 멀어진 이동점 근방의 가중치의 변화를 작게 할 수 있다. 이 때문에, 가속도의 변화를 완만하게 할 수 있다.
한편, 이동평균의 좌표치를 산출하기 위한 가중치를 설정하기 위하여, 정규분포 이외의 분포를 이용하여도 상관없다. 예를 들어, 도 12에 나타내는 바와 같은 직선 형상으로 가중치가 변화하는 분포를 이용하여도 상관없다.
다음으로, 본 실시형태에 있어서의 공구경로의 생성방법으로 작성한 공구경로의 특징에 대하여 설명한다.
도 16에, 제2 참고예의 공구경로의 생성방법으로 생성한 공구경로를 설명하는 개략도를 나타낸다. 제1 공구경로와, 제2 참고예의 공구경로의 생성방법에 의하여 생성된 제2 공구경로가 나타나 있다. 제2 참고예의 공구경로에서는, 입력되는 공구경로에 대하여 굴곡부 전체 영역에서 내향 회전하는 현상이 발현하고 있다. 그리고, 워크(91)의 굴곡부(92)에 있어서, 원하는 형상보다 작은 형상이 된다.
도 17에, 제1 실시예의 공구경로의 생성방법으로 생성한 공구경로의 설명도를 나타낸다. 프로그램 보정장치에 입력되는 제1 공구경로와, 본 실시형태의 공구경로의 생성방법으로 생성된 제2 공구경로가 나타나 있다. 가속도의 변화가 커지는 점(A)의 근방 및 점(B)의 근방에서는, 표준편차를 크게 하기 위하여 제2 공구경로에 내향 회전 현상이 발현한다. 이에 대하여, 점(C)의 근방 영역(RC)에서는, 표준편차를 작게 하기 위하여 원래의 이동점의 좌표치의 영향이 커진다. 특히, 워크(91)의 굴곡부(92)의 정점에 대응하는 영역(RC)에서는, 제2 공구경로를 제1 공구경로와 동일하게 할 수 있다. 이와 같이, 본 실시형태의 공구경로의 생성방법에서는, 곡률의 변화율이 작은 영역에서는 원래의 공구경로에 근접하고, 곡률의 변화가 큰 영역에서는 원래의 공구경로로부터 멀어진 공구경로가 생성된다.
도 18에, 제2 실시예의 공구경로의 생성방법으로 생성한 공구경로의 설명도를 나타낸다. 제2 실시예의 공구경로의 생성방법에서는, 점(C)의 근방 영역(RC)에 있어서 제2 공구경로가 제1 공구경로와 겹쳐 있는데, 제2 실시예의 영역(RC)은, 제1 실시예의 영역(RC)보다 매우 작게 되어 있다. 제2 실시예의 제2 공구경로로 생성한 워크의 굴곡부는, 제1 실시예의 제2 공구경로로 가공한 워크의 굴곡부보다 돌출된 형상이 된다.
도 17 및 도 18을 참조하여, 이와 같은 굴곡부의 형상은, 이동평균의 산출에 이용하는 차수 또는 이동점끼리의 간격인 피치를 변경함으로써 변화시킬 수 있다. 처음으로, 이동점끼리의 사이의 복수의 피치가 서로 같은 경우에 대하여 설명한다.
이동평균의 좌표치를 산출할 때의 차수를 크게 하면, 멀리 배치되어 있는 이동점의 좌표치의 영향을 받게 된다. 그리고, 내향 회전량이 커진다. 이것과는 반대로, 차수를 작게 하면, 멀리 배치되어 있는 이동점의 좌표치의 영향을 받기 어려워진다. 따라서, 차수를 작게 하면, 제1 실시예의 공구경로와 같이, 원래의 이동점의 영향을 크게 한 공구경로를 생성할 수 있다. 이에 대하여, 차수를 크게 함으로써, 원래의 이동점의 영향을 작은 제2 실시예의 공구경로를 생성할 수 있다.
차수가 일정하고 모든 피치의 길이를 변경하는 경우에는, 피치를 작게 함으로써 원래의 좌표치의 영향이 커져, 제1 실시예의 공구경로를 생성할 수 있다. 이에 대하여, 피치를 크게 함으로써, 먼 좌표치의 영향이 커져, 제2 실시예의 공구경로를 생성할 수 있다.
또한, 가중치를 설정하는 정규분포의 표준편차를, 모든 이동점에 대하여 크게 하거나 작게 하거나 하는 것에 의하여도 공구경로를 변경할 수 있다. 중간변화율에 대한 표준편차의 산출방법을 변경함으로써 공구경로를 변경할 수 있다. 예를 들어, 도 15의 그래프의 형상을 변경함으로써 공구경로를 변경할 수 있다. 모든 이동점에 대하여 표준편차를 작게 함으로써, 제1 실시예의 공구경로를 생성할 수 있다. 또한, 모든 이동점에 대하여 표준편차를 크게 함으로써, 제2 실시예의 공구경로를 생성할 수 있다.
더욱이는, 복수의 이동점끼리의 사이의 피치를 가변으로 할 수 있다. 예를 들어, 제1 공구경로에 있어서, 곡률의 변화율이 작은 영역일수록 피치를 길게 할 수 있다. 곡률의 변화율이 작은 영역에 있어서 피치를 길게 함으로써, 먼 이동점의 위치의 영향을 받는다. 이 때문에, 곡률의 변화율이 커지기 전부터 공구경로를 변경하여, 가속도의 변화를 매끄럽게 할 수 있다.
여기에서, 보정 후의 제2 공구경로에서는, 적어도 일부의 영역이 제1 공구경로부터 멀어진다. 즉, 워크를 가공하였을 때에 워크의 형상에 치수오차가 발생한다. 제1 실시예의 공구경로보다 제2 실시예의 공구경로 쪽이 워크의 치수오차가 커진다. 이 때문에, 가공 후의 워크의 치수오차는, 이동평균을 산출할 때의 차수, 피치, 및 표준편차의 적어도 하나를 변경함으로써 조정할 수 있다.
예를 들어, 차수를 크게 하면, 곡면을 매끄럽게 할 수 있지만 내향 회전량이 커진다. 이 때문에, 설계치로부터의 치수오차가 커진다. 가공 후의 워크의 치수오차의 허용치는 미리 정해져 있다. 이동평균의 가중치를 산출하는 가중치 산출공정에서는, 이동평균의 산출에 이용하는 이동점의 개수를, 치수오차의 허용치에 근거하여 설정할 수 있다. 예를 들어, 치수오차가 허용치 내가 되는 최대의 차수를 선정할 수 있다.
또는, 가중치를 설정하기 위한 정규분포의 표준편차를 치수오차의 허용치에 근거하여 설정할 수 있다. 예를 들어, 각각의 이동점에 있어서 치수오차가 허용치를 넘는 경우에는, 치수오차가 허용치 내가 되도록 표준편차를 설정할 수 있다.
더욱이는, 이동점을 설정하는 공정에 있어서, 피치를 치수오차의 허용치에 근거하여 설정할 수 있다. 예를 들어, 치수오차가 허용치 내가 되는 최대 피치를 선정할 수 있다. 피치를 가변으로 하는 경우에는, 각각의 이동점끼리의 간격을 치수오차의 허용치에 근거하여 설정할 수 있다.
그런데, 굴곡부의 정점부가 소정의 방향으로 연장되도록 워크를 가공함으로써, 캐릭터 라인이라고 칭해지는 선상으로 보이는 부분을 워크에 형성할 수 있다. 캐릭터 라인은, 제품의 의장의 일부가 된다. 또는, 제품에 캐릭터 라인을 형성하기 위하여, 금형에 캐릭터 라인에 대응하는 부분을 형성할 수 있다. 참고예의 공구경로의 생성방법에 있어서의 평활화 처리에 있어서는, 워크나 금형의 표면이 매끄러워지는 한편으로, 캐릭터 라인이 뿌옇게 되어 버린다.
본 실시형태의 공구경로의 생성방법에 있어서는, 캐릭터 라인이 뿌옇게 되는 것을 억제할 수 있다. 캐릭터 라인을 형성하는 경우에는, 특히 도 18에 나타내는 제2 실시예를 채용한다. 이러한 제어를 행함으로써, 굴곡부의 정점부를 돌출된 형상에 가깝게 할 수 있어, 캐릭터 라인을 남길 수 있다.
캐릭터 라인을 형성하는 경우에는, 캐릭터 라인의 근방에 있어서 평활화 처리를 중지하는 제어를 행할 수 있다. 하지만, 평활화 처리를 중지하면 캐릭터 라인의 근방의 표면이 매끄럽게 되지 않을 우려가 있다. 또는, 등고선 가공에 있어서는, 평활화 처리를 중지한 공구경로가 존재하면, 서로 이웃하는 공구경로끼리의 사이에서 단차가 발생하는 경우가 있다. 이에 대하여, 본 실시형태의 공구경로의 생성방법에서는, 평활화 처리를 행하는 동시에 캐릭터 라인을 형성할 수 있다. 또는, 등고선 가공에서는 단차의 발생을 회피하면서 캐릭터 라인을 형성할 수 있다.
본 실시형태의 프로그램 보정장치(21)는, CAM 장치나 공작기계에 구비할 수 있다. 다음으로, 본 실시형태의 프로그램 보정장치를 구비하는 공작기계에 대하여 설명한다.
도 19에, 본 실시형태에 있어서의 공작기계의 블록도를 나타낸다. 공작기계(1)는, 제어장치(70)를 구비한다. 제어장치(70)는, 예를 들어 버스를 통하여 서로 접속된 CPU, RAM, 및 ROM 등을 구비하고 있다. 제어장치(70)는, 입력부(71), 독취해석부(72), 보간연산부(73), 및 서보제어부(74)를 포함한다. 공작기계(1)로 가공하는 경우에는, 제1 가공 프로그램(76)을 미리 준비한다. 제1 가공 프로그램(76)은, 워크의 목표 형상에 근거하여 CAM 장치(77)로 작성할 수 있다. 워크의 목표 형상은, 예를 들어 CAD(Computer Aided Design) 장치로 작성할 수 있다.
입력부(71)에는, 제1 가공 프로그램(76)이 입력된다. 제1 가공 프로그램(76)에는, 워크에 대한 공구의 상대이동의 정보가 포함되어 있다. 제1 가공 프로그램(76)에는, 예를 들어 G코드나 M코드 등의 지령 코드에 의하여 공작기계에 대한 동작지령이 기재되어 있다. 한편, 제1 가공 프로그램은, 작업자가 조작부(81)로부터 문자 등을 입력하여 새롭게 작성되어도 상관없다. 또한, 제1 가공 프로그램에는, 이동점의 좌표치가 기재되어 있어도 상관없다.
독취해석부(72)는, 입력부(71)로부터 가공 프로그램을 독취한다. 독취해석부(72)는, 이동지령을 보간연산부(73)로 송출한다. 보간연산부(73)는, 보간주기마다의 위치지령치를 연산한다. 예를 들어, 보간연산부(73)는, 이동지령에 근거하여 설정된 시간간격마다의 이동량을 산출한다. 보간연산부(73)는, 위치지령치를 서보제어부(74)에 송출한다. 서보제어부(74)는, 위치지령치에 근거하여 X축, Y축, Z축, 및 A축 등의 각 이송축의 이동량을 산출하고, 각축 서보모터(75)를 구동한다.
제어장치(70)는, 워크의 가공에 관련된 가공 정보를 제어하는 연산처리부(78)를 포함한다. 연산처리부(78)는, 가공 정보에 근거하여 소정의 변수를 연산하거나, 판별하거나 하는 기능을 가진다. 제어장치(70)는, 작업자가 가공정보 등을 입력하는 조작부(81)와, 가공 정보를 표시하는 표시부(82)를 포함한다. 조작부(81)는, 키보드 등을 포함하고, 작업자의 수동조작에 의하여 가공 정보를 입력할 수 있다. 제어장치(70)는, 가공 정보를 기억하는 기억부(80)를 포함한다. 기억부(80)는, 상술한 ROM이나 RAM 이외에, 통신인터페이스를 통하여 접속된 메모리카드나 하드디스크 등의 기억장치여도 상관없다.
연산처리부(78)는, 프로그램 보정부(79)를 포함한다. 프로그램 보정부(79)는 상술한 프로그램 보정장치(21)의 기능을 가진다. 즉, 프로그램 보정부(79)는, 입력부(71)로부터 제1 가공 프로그램(76)을 취득한다. 프로그램 보정부(79)는, 제1 공구경로에 대하여 본 실시형태의 평활화 처리를 행하여 제2 공구경로를 생성한다. 프로그램 보정부(79)는, 제2 공구경로에 근거하여 제2 가공 프로그램을 생성한다. 그리고, 프로그램 보정부(79)는, 제2 가공 프로그램을 입력부(71)에 송출한다. 공작기계(1)는, 제2 프로그램에 근거하여 각축 서보모터(75)를 구동한다.
이와 같이, 공작기계에 있어서도, 본 실시형태에 있어서의 공구경로의 생성방법에 의하여 공구경로를 보정하여 가공을 행할 수 있다.
본 실시형태에서는, 워크가 정지하고 있는 한편으로 공구가 이동하면서 가공하는 예를 들어 설명하였는데, 이러한 형태로 한정되지 않으며, 워크 및 공구 중 적어도 한쪽이 이동하는 공구경로의 생성방법 및 공작기계에 본 발명을 적용할 수 있다.
상기 실시형태는, 적절히 조합할 수 있다. 또한, 상술한 각각의 제어에 있어서는, 기능 및 작용이 변경되지 않는 범위에 있어서 적절히 스텝의 순서를 변경할 수 있다.
각각의 도면에 있어서는, 동일 또는 상등하는 부분에는 동일한 부호를 붙이고 있다. 한편, 상기 실시형태는 예시이며 발명을 한정하는 것이 아니다. 또한, 실시형태에 있어서는, 청구범위에 나타나는 실시형태의 변경이 포함되어 있다.
1: 공작기계
21: 프로그램 보정장치
22: 이동점 설정부
23: 중간곡률 산출부
24: 변화율 산출부
25: 가중치 설정부
26: 이동점 보정부
27: 프로그램 작성부
29: 제2 가공 프로그램
70: 제어장치
72: 독취해석부
75: 각축 서보모터
76: 제1 가공 프로그램
79: 프로그램 보정부
90: 공구
91: 워크

Claims (5)

  1. 공작기계로 워크를 가공하는 제1 공구경로에 대하여 평활화 처리를 행하여 제2 공구경로를 생성하는 공구경로의 생성방법으로서,
    제1 공구경로에 있어서의 복수의 이동점을 설정하는 공정과,
    각각의 이동점에 있어서 제1 공구경로의 곡률의 변화율을 산출하는 변화율 산출공정과,
    각각의 이동점에 있어서 제1 공구경로의 곡률의 변화율에 근거하여 이동평균의 가중치를 산출하는 가중치 산출공정과,
    각각의 이동점에 있어서 상기 가중치를 이용하여 이동점의 이동평균의 좌표치를 산출하고, 이동점의 이동평균의 좌표치를 제2 공구경로의 이동점으로서 설정하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한 공구경로의 생성방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 변화율 산출공정은, 제1 공구경로의 각각의 이동점에 있어서의 곡률의 이동평균치를 산출하는 공정과,
    산출된 곡률의 이동평균치에 근거하여 곡률의 변화율을 산출하는 공정을 포함하는 생성방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 가중치 산출공정은, 곡률의 변화율에 근거하여 정규분포의 표준편차를 산출하는 공정과,
    산출된 표준편차를 가지는 정규분포에 근거하여 이동평균의 상기 가중치를 산출하는 공정을 포함하는 공구경로의 생성방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    가공 후의 워크의 치수오차의 허용치가 미리 정해져 있고,
    상기 가중치 산출공정은, 이동평균의 산출에 이용하는 이동점의 개수를 상기 허용치에 근거하여 설정하는 공정을 포함하는 공구경로의 생성방법.
  5. 제1 가공 프로그램으로 설정되는 제1 공구경로에 대하여 평활화 처리를 행하여 제2 공구경로를 작성하는 제어장치를 구비하고,
    상기 제어장치는, 제1 공구경로에 근거하여 복수의 이동점을 설정하는 이동점 설정부와,
    각각의 이동점에 있어서 제1 공구경로의 곡률의 변화율을 산출하는 변화율 산출부와,
    각각의 이동점에 있어서 제1 공구경로의 곡률의 변화율에 근거하여 이동평균의 가중치를 산출하는 가중치 설정부와,
    각각의 이동점에 있어서 상기 가중치를 이용하여 이동점의 이동평균의 좌표치를 산출하고, 이동점의 이동평균의 좌표치를 제2 공구경로의 이동점으로서 설정하는 이동점 보정부와,
    제2 공구경로의 이동점에 근거하여 제2 가공 프로그램을 생성하는 프로그램 작성부를 포함하는 것을 특징으로 한 공작기계.
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