WO2009130759A1 - 数値制御方法及びその装置 - Google Patents

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processing sequence
check
collision
control
machine
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宣行 高橋
貴志 神谷
金谷　大介
忠広 大塚
良一 池田
Original Assignee
三菱電機株式会社
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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/406—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by monitoring or safety
    • G05B19/4069—Simulating machining process on screen
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B19/02—Programme-control systems electric
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    • G05B19/414—Structure of the control system, e.g. common controller or multiprocessor systems, interface to servo, programmable interface controller
    • G—PHYSICS
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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/49—Nc machine tool, till multiple
    • G05B2219/49157—Limitation, collision, interference, forbidden zones, avoid obstacles

Definitions

  • the present invention relates to a numerical control (hereinafter referred to as NC) method and apparatus for preventing a collision in advance, and in particular, checks for a collision (interference) between a tool and a workpiece, a tool and a jig, a machine and a peripheral device, and the like. This is related to speeding up and improving accuracy of the collision check.
  • NC numerical control
  • NC device calculates the virtual movement position in the next axis control cycle, calculates the distance necessary to decelerate and stop from the axis movement speed at that time, and checks the proximity between each part of the machine at that distance. Configured to do. (For example, see Patent Document 3)
  • the normal NC device is a device other than the NC control axis, for example, tool change commanded by the M / T command from the machining program, turning of the turret tool post, taking in / out of the tailstock, etc.
  • a command related to a controlled device (referred to as “auxiliary machine”) is processed by a programmable logic controller (hereinafter referred to as “PLC”) provided in the NC device or an equivalent function.
  • PLC programmable logic controller
  • the PLC also handles the status of devices such as door lock sensors and machine control panels.
  • the state quantity of each device including each auxiliary machine and sensor is assigned to the signal for the PLC device. For example, when the operation is completed, the signal of a certain device is turned ON, and the NC device proceeds to the next processing. In this way, a device takes a handshake through a device (hereinafter referred to as “device device”).
  • the generation of the preceding position command for checking the presence / absence of the collision is incorporated in the process for controlling the actual machine tool. If the process cannot proceed to the next process without waiting for the completion, there is a problem that the generation of the preceding position command must also be stopped.
  • an NC controller that checks for the presence or absence of a collision based on 3D shape data, if it stops every time waiting for the state of the auxiliary machine, the time required for the collision check process is longer than the NC axis control process. The waiting time through the entire machining program is considerably increased.
  • the collision check process constructs a virtual machine / virtual work in the computer, operates them in a simulation prior to the actual machine operation, and detects a collision. As long as a portion that does not require a shake is executed, a block of a machining program that has not yet been reached by the actual machine is executed. However, if the collision check process is preceded in this way, the following problem also occurs.
  • the collision check process is executing the k-th (i ⁇ k) block.
  • the collision check process detects a collision in this state, the actual machine is stopped before the j-th block is reached (j-th block in FIG. 12). Therefore, in the case of an NC device that has a function for performing a cutting simulation of a workpiece using shape data, the collision check process changes the shape of the workpiece to a shape already cut by a command that has not actually been machined yet. Therefore, after the machine stops, when the operator manually compares the NC axis or corrects the machining program and automatically operates again, the actual material does not match the shape, and collision detection is accurate. It becomes impossible to go to.
  • the present invention was made to solve such problems. Even when the collision check function is activated and the machining program is operated, the collision check is performed accurately and the increase in machining time is suppressed as much as possible.
  • An object of the present invention is to obtain an NC device capable of performing the above.
  • a preceding check processing sequence is provided separately from a machine control processing sequence for actual machine control, and a collision possibility check is performed prior to actual machine control using this preceding check processing sequence.
  • the state of the preceding check processing sequence is matched with the state of the machine control processing sequence between the time when the machine is stopped and the time when the operation is restarted.
  • the numerical control method of the present invention is characterized in that the state is a current value.
  • the state is a current value, a selected tool, a control mode, a coordinate system, a signal held in a device for programmable logic control, and material shape data. Is.
  • the numerical control method of the present invention is characterized in that the preceding check processing sequence stops performing the collision possibility check while executing a specific instruction.
  • the numerical control method of the present invention is characterized in that the specific instruction is a skip instruction.
  • the numerical control method acquires a preset response time for each device when the preceding check processing sequence executes an apparatus device signal simulation for a collision check.
  • the response is delayed by the response time.
  • the preceding check processing sequence calculates a preceding check feed speed based on a distance regarded as a collision and an interpolation cycle, and is described in the preceding check feed speed and the machining program.
  • a feed speed ratio is calculated, and a feed speed for a preceding check is determined based on the calculated ratio.
  • the preceding check processing sequence executes a device device signal simulation for a collision check
  • a preset response time for each device is acquired, and each acquired device is The response time is adjusted based on the ratio of the feed speeds.
  • the numerical control device of the present invention receives a check result from the machining program analysis unit, the feed speed control unit, the command generation unit, the programmable logic control unit, and the preceding check processing sequence, and when a collision is detected, It has a command output determination unit that stops the machine before reaching the detection position, a machine control processing sequence that performs actual machine control, a machining program analysis unit, a feed speed control unit, a command generation unit, a programmable logic control unit, A collision check is performed using the shape data, and a response signal of a device assigned to a device other than the NC control axis and a collision check processing unit that passes the check result to the command output determination unit of the machine control processing series is simulated.
  • An actual machine by the machine control processing sequence having an apparatus device signal simulation unit Prior to the control, the preceding check processing series that checks the possibility of collision, the state of processing with the actual machine, a simulation using the shape data, and the monitor display unit that sequentially displays it on the screen, the machine A control state synchronization unit that adjusts the state of the preceding check processing sequence to the state of the machine control processing sequence from when the operation is stopped to when the operation is restarted.
  • the numerical control device of the present invention is characterized in that the state is a current value.
  • the state is a current value, a selected tool, a control mode, a coordinate system, a signal held in a device for programmable logic control, and material shape data. Is.
  • the numerical control device of the present invention is characterized in that the preceding check processing sequence stops performing the collision possibility check while executing a specific instruction.
  • the numerical control device of the present invention is characterized in that the specific command is a skip command.
  • the device device signal simulation unit of the preceding check processing sequence executes the device device signal simulation for the collision check
  • the response time for each preset device is acquired, The response is delayed by the acquired response time for each device.
  • the preceding check processing sequence calculates a preceding check feed speed based on a distance regarded as a collision and an interpolation cycle, and is described in the preceding check feed speed and the machining program.
  • a speed ratio calculation unit that calculates a ratio of the feed speed is provided, and the feed speed control unit determines a feed speed for a preceding check based on the calculated ratio.
  • the response time for each preset device is acquired, Further, the acquired response time for each device is adjusted based on the ratio of the feed speeds.
  • the preceding check processing sequence is provided separately from the machine control processing sequence for actual machine control, and the state of the preceding check processing sequence is determined after the machine is stopped until the operation is restarted. Because it matches the state of the machine control processing sequence, the advance check processing can be performed without waiting for the response of the actual device, and the operator can interrupt the operation in the middle of the machining program, Even when the operation is interrupted, there is an effect that the collision check can be performed at the correct position from the resumption of the operation of the machining program.
  • a collision check is not performed for a specific command set in advance such as tool measurement in which a tool and a tool measurement sensor that is a part of the machine are in contact with each other.
  • a specific command set in advance such as tool measurement in which a tool and a tool measurement sensor that is a part of the machine are in contact with each other.
  • the response is delayed by a preset response time for each device, so that the device seems to operate at the same timing as the actual machine. This has the effect of improving the accuracy of the collision check.
  • the collision check in order to generate the check position necessary for the advance check process safely and at high speed, the ratio of the feed speed corresponding to the distance regarded as a collision to the actual machine feed speed is calculated. Therefore, the collision check can always precede the part where the actual machine is processing, and there is an effect that the machining time is not increased even if the collision check is performed.
  • the preset response time for each device is adjusted based on the ratio of the feed speed. Since the movement of the NC axis and the response of the equipment are shortened at the same rate, the relative timing relationships of all machine parts including the signal generation timing and auxiliary equipment are the same as the actual machine, and the collision check is performed. However, there is an effect that the processing time is not increased and the accuracy of the collision check is improved.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an NC apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
  • 1 is a machine control processing sequence for controlling an actual machine
  • 2 is a check for the possibility of collision prior to the operation of the actual machine.
  • the preceding check processing sequence 3 is in the machine control processing sequence 1 and is a machining unit program analysis unit for analyzing a machining program
  • 4 is in the machine control processing sequence 1 and is a feed rate for controlling the feed rate of the tool.
  • the control unit 5 is in the machine control processing sequence 1 and generates a command value for each axis.
  • the control unit 5 is in the machine control processing sequence 1 and controls signal input / output of the device device.
  • a programmable logic control unit (hereinafter referred to as “PLC”) that stores signals necessary for NC control among control signals, 7 is an NC servo controller and motor connected to the machine control processing sequence 1, and 8 is machine control.
  • place Control mode such as interpolation type, plane selection, tool system correction, etc., coordinate system, current coordinate value of each axis (hereinafter referred to as current value) is selected when controlling the actual machine in the physical sequence 1 9 is connected to the machine control processing sequence 1.
  • Control data consisting of signals of tools and equipment devices, etc.
  • Input / output signals of the machine device 10 is in the machine control processing sequence 1, and the shape data of the machine, tool, jig, material, etc. for displaying the actual machine operation in the shape simulation, 11 is the shape data 10 is a cutting monitor unit that simulates and displays an actual operation of the machine and a state in which the material is cut using 10.
  • 12 is a machining program analysis unit that analyzes the machining program in the preceding check processing sequence
  • 13 is a feed rate control unit that controls the feed rate of the tool in the preceding check processing sequence
  • 14 is A command generation unit that generates command values for each axis in the preceding check processing sequence
  • 15 is an equipment device signal simulation unit that is in the preceding check processing sequence 2 and simulates input / output signals of the device devices
  • 16 Is a PLC that controls the signal input / output of the device / device signal simulation unit 15 and stores in the control data the signals necessary for NC control among all signals
  • 17 is in the preceding check processing sequence 2 for collision check
  • the current value, interpolation type, control mode such as plane selection and tool system correction, coordinate system, etc.
  • Control data composed of tools, equipment device signals, etc., 18 in the preceding check processing sequence 2 and shape data of machines, tools, jigs, materials, etc. for performing a collision check, 19 is a preceding check processing sequence 2
  • a collision check unit that performs shape simulation using shape data 18 and performs collision possibility and material cutting simulation, 20 is a machining program that the machine control processing sequence 1 and the preceding check processing sequence 2 refer to in common, NC control data such as tool data and control parameters, 21 is preceded by machine control processing sequence 1 control data and shape data (or only material shape data of the shape data simulated by the cutting monitor unit).
  • Set in the check processing sequence 2 and the data of the preceding check processing sequence 2 is changed to the data of the machine control processing sequence 1.
  • Control state synchronization unit to be the same as, 22 inputs signals between the command generator 5 and the collision checking unit 19, an instruction output determining section for determining whether to stop the output of the movement command to the machine.
  • the program analysis unit 3 (12) analyzes a command described in the machining program 20, and when it is a command related to NC axis control, for example, setting of a feed rate, setting of an interpolation mode when generating a command, Setting is performed, and if the PLC 6 (16) is an instruction to be processed, the instruction is sent to the PLC 6 (16).
  • the feed rate control unit 4 (13) calculates a feed rate per interpolation cycle time with respect to the feed rate read by the machining program analysis unit 3 (12).
  • the command generation unit 5 (14) interpolates the command trajectory with various data set by the program analysis unit 3 (12) and the feed speed per interpolation cycle time calculated by the feed speed control unit 4 (13). The position to move per cycle time is calculated.
  • the PLC 6 (16) issues an operation signal to an equipment device which is not directly controlled by the NC device among the instructions given to the machining program 20, and receives an operation completion notification from the equipment connected to the device. Control is performed and a signal is held as control data in the NC device.
  • the collision check unit 19 in the preceding check processing sequence 2 generates a command for each device device signal simulated by the device device signal simulation unit 15 held in the command and control data from the command generation unit 14.
  • Acquired shape data of each part of the machine set in advance until the machining program is run in the computer including not only the shape that operates with the NC control axis but also the shape of auxiliary equipment such as the turret tool post and the tailstock)
  • Tool shape data, jig shape data such as chuck and claw, vise and clamp, and material shape data are operated to perform cutting simulation on the material shape and the possibility of collision between these shapes Machine control processing sequence for each check or check result for each block.
  • the check result transmitted by the collision check unit 19 includes at least data indicating whether or not a collision has occurred.
  • data such as a part number and a part name for identifying a collision part and a block that has collided are identified. For example, data such as a block number, data such as a command number assigned by the command generation unit at the time of command generation in order to identify a collided command, a distance between shapes regarded as a collision, and the like may be included.
  • the device device signal simulation unit 15 sets the response time of the device device connected to the actual machine control processing sequence 1 and the command for each device device and the response signal corresponding to the command (for example, tool change). If it is a command, it is a tool change completion signal, and if it is a tool measuring instrument, the tool measuring instrument loading / unloading completion signal, the positioning target position of the tailstock, etc. are individually provided. When it comes, the response signal is returned to the PLC 16 after the response time for each device has elapsed.
  • the command for example, tool change.
  • the cutting monitor unit 11 in the machine control processing sequence 1 stores the shape data, tool shape data, jig shape data, and material shape data of each part of the machine set in advance until the machining program 20 is operated. Based on the command from the command generation unit 1 and the device signal, the computer is operated in the computer, cutting simulation is performed on the material shape, and the state is displayed on the display device every moment. Since the display device is a very general device in the NC device, it is not shown in the explanatory diagram.
  • the command output determining unit 22 of the machine control processing sequence 1 When the collision check unit 19 of the preceding check processing sequence 2 performs a preceding check and notifies the command output determining unit 22 of the collision, the command output determining unit 22 of the machine control processing sequence 1 outputs the movement command to the machine. Stop and safely stop the movement of each part of the machine, and the cutting monitor unit 11 highlights the collided part included in the check result data transmitted from the preceding check processing series 2 or displays an alarm.
  • the collision check unit 19 notifies the command output determination unit 22 that there is no collision regarding the currently checked command
  • the command output determination unit 22 of the machine control processing sequence 1 receives the command for which the collision check has been completed. Is output to the servo motor 7 to perform the actual axis movement of the machine.
  • the machine control processing sequence 1 operates the machine after confirming that the preceding check processing sequence 2 always precedes the preset time, number of blocks, or distance.
  • the advance check processing sequence 2 does not advance ahead by a preset advance amount, the feed speed is gradually reduced, and when the set advance amount is advanced, acceleration is performed so as to return to the original feed speed.
  • the location of the machining program currently processed by the preceding check processing sequence 2 (block number N (i + 7) of the preceding check processing sequence 2 in FIG. 2) and the machining that the machine control processing sequence 1 is processing.
  • the location of the program (the block number N (i + 3) of the machine control processing sequence 1 in FIG. 2) is different.
  • the material shape data of the machine control processing sequence 1 is in the state shown in FIG. 3A, for example, and the material shape data of the preceding check processing sequence 2 is in the state shown in FIG. 3B, for example. That is, the material shape data used by the collision check unit 19 of the preceding check processing sequence 2 has a portion that has not been cut yet with the actual material, or the device device of the preceding check processing sequence 2 The operation completion signal has already been set, but the machine control side device device has not yet been operated and the operation completion signal has not been set. For example, the status differs between processing sequences in the NC apparatus.
  • the control state synchronization unit 21 executes a process of matching the state of the preceding check processing sequence 2 with the state of the machine control processing sequence 1 when the machining program automatic operation is canceled.
  • the states here are shape data and control data.
  • the control state synchronization unit 21 always monitors whether automatic operation of the machining program is interrupted, and if it is interrupted during the machining program, at least a material shape data in the machine control processing sequence 1 is checked in advance. The material shape data 18 of the processing sequence 2 is transferred and replaced. Similarly, the control data 8 in the machine control processing sequence 1 is transferred to the control data 17 in the preceding check processing sequence 2 and replaced.
  • control state synchronization unit 21 may adjust these states when the machining program is started, the control data is adjusted when the machining program is started, and the material shape data is automatically operated by the machining program. You may make it match when is stopped.
  • the NC unit has a function to measure the tool with the tool measurement sensor during automatic operation of the machining program and correct the wear, and in the case of a machine with two turning spindles, it can transfer materials between the turning spindles. As shown in FIG. 5 (A), these functions are provided with signals from devices such as a tool measurement sensor and a pressing sensor before reaching the command position described in the machining program. Sometimes a command (skip command) to stop the axis feed at that position is used.
  • a method for matching the states of the preceding check processing sequence 2 and the machine control processing sequence 1 when executing such an instruction whose end position changes according to a signal from the device will be described below.
  • the skip command how far the axis moves depends on the input timing of the signal from the device such as an actual sensor. Therefore, as shown in FIG.
  • the collision check unit 19 executes the command without performing the collision check on all the shapes, and finishes executing this command (there is no signal from the device on the way)
  • the preceding check processing sequence 2 is temporarily stopped at the position where the operation has been completed as described above.
  • control state synchronization unit 21 matches the state of the preceding check processing sequence 2 with the state of the machine control processing sequence 1 as shown in FIG.
  • the system 2 is resumed, and the machine control processing system 1 waits for the preceding check processing system 2 for a predetermined amount and performs processing.
  • the preceding check processing sequence 2 for performing the collision check prior to the actual machine operation is provided separately from the machine control processing sequence 1 for performing the actual machine operation. Since the simulation can be performed so that the advance check can be performed without waiting for the response of the actual device, the collision check can always be performed ahead of the actual machine operation. Furthermore, since the state of the preceding check processing sequence 2 is matched with the state of the machine control processing sequence 1 at the start or end of operation of the machining program, the state of the preceding check processing sequence 2 and the state of the machine control processing sequence 1 are always set. Can be checked accurately.
  • Example 1 in order to perform a very accurate collision check, the current value, the selected tool, the control mode, the coordinate system, a signal held in the device for programmable logic control, as the data of the preceding check processing series 2, And the material shape data are the same as the machine control processing sequence 1 data (current value, selected tool, control mode, coordinate system, signal held in the device for programmable logic control, and material shape data).
  • the intended purpose can be achieved.
  • FIG. 7 shows an NC apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • the preceding check processing sequence 2 has an interpolation length per interpolation cycle before the operation start of the machining program.
  • a feed speed ratio calculating unit 23 for obtaining a feed speed when the distance is regarded as a preset collision and calculating a ratio to the feed speed described in the machining program.
  • the operation of the device device signal simulation unit 15 is also different from that of the first embodiment. In the following, processing different from that in the first embodiment will be described.
  • the feed rate control unit 13 of the advance check processing sequence 2 multiplies the feed rate ratio for the advance check calculated by the feed rate ratio calculation unit 23 as described above by the feed rate described in the machining program. Determine the feed rate. As shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-326257, this method thins out the interpolation points that are excessive for the collision check so as not to exceed the distance regarded as a collision. It is a method that can be performed.
  • the device device signal simulation unit 15 adjusts the signal response time of each device device according to the feed rate ratio for the advance check.
  • the advance check feed speed is increased in the advance check processing sequence 2
  • the command and interpolation type linear interpolation designation, circular interpolation designation, etc.
  • the distance of movement of the shape data of the tool of the series 2 and the actual tool of the machine control processing series 1 is substantially the same. Since the moving time is obtained by dividing the moving distance by the feeding speed, if the feeding speed is multiplied by the ratio for the preceding check, the moving time is a value obtained by dividing the moving speed by the feeding speed ratio.
  • N (i + 2) in FIG. 8 is a command block for the device and the other blocks (N (i), N (i + 1), N (i + 3)) are command blocks for the NC axis.
  • the NC axis moving block is multiplied by the ratio for the preceding check to speed up the digestion of the NC axis movement block, and the digestion of the block to the equipment device (time to response) is the same. Speed up by ratio.
  • the device device signal simulation unit 15 acquires the advance check feed rate ratio calculated by the speed ratio determination unit 23, and divides the response time of the signal corresponding to each device by the advance check feed rate. Obtain and adjust the response time of the device signal for the advance check.
  • the response time of the device according to the feed speed ratio the relative position relationship between the NC axis and the auxiliary machine in the machine control processing sequence 1 is maintained in the preceding check processing sequence 2 as well.
  • the device device signal simulation unit 15 simply performs a simulation to simulate the response signal of each device device by adjusting the response time of each device device, but is further connected to the device device as follows.
  • a simulation may be performed during the movement together with the response signal of the auxiliary machine.
  • the PLC For the movement control of the headstock of the auxiliary machine, the PLC only issues a command to move to position A, for example, to the control device of the tailstock, and for the actual movement control, the control device of the tailstock is in position A.
  • a signal indicating the completion of the movement of the tailstock is input to the PLC, and the PLC notifies the control data in the NC device of the state.
  • the NC device Since not only the tailstock but also the auxiliary machine generally undergoes such a processing procedure, the NC device cannot know the position of the auxiliary machine during the movement. Therefore, when the device device signal simulation unit 15 of the preceding check processing sequence 2 receives a command from the PLC of the preceding check processing sequence 2, the device device signal simulation of the auxiliary device corresponding to the command operates, Try to simulate the response signal. Therefore, not only the response signal indicating the state of operation / operation completion / stopping, but also calculates and transmits the position every moment based on the preset auxiliary machine shaft speed, etc., and the PLC compensates with the response signal. The position of the machine is stored in the control data, and the collision check unit gives the received position to the shape corresponding to the auxiliary machine out of the machine shape, and moves it with the shape controlled by the NC control axis to perform the collision check .
  • the number of points to be checked by the preceding check processing sequence 2 is thinned out in a range that does not overlook a collision, so the time required for the collision check process using shape data that tends to increase the processing load. And the collision check can always be performed ahead of the actual machine operation.
  • the numerical control method and the numerical control device of the present invention are suitable for use in a numerical control device that performs a collision check.

Abstract

　加工プログラムの途中で作業者が運転を中断したり、衝突検知して運転を中断したりした場合でも、加工プログラムの運転再開時から正しい位置で衝突チェックが行なえるよう、先行チェック処理系列（２）を、実際の機械制御のための機械制御処理系列（１）とは別に設けこの先行チェック処理系列にて実際の機械制御に先立って衝突可能性チェックを行うものにおいて、機械が停止してから運転を再開するまでの間に、先行チェック処理系列（２）の状態を、機械制御処理系列（１）の状態に合わせる制御状態同期部（２３）を設けた。

Description

数値制御方法及びその装置
　この発明は、衝突を未然に防止する数値制御（Numerical Control；以下ＮＣという）方法及びその装置に係り、特に、工具とワーク、工具と治具、機械と周辺機器などの衝突（干渉）をチェックする衝突チェックの高速化および正確さの向上に関するものである。
　近年はNC工作機械が多軸・多系統化してきて運転が難しくなったことから、ＮＣ装置は衝突を防止する機能を備えるようになってきた。（例えば特許文献１参照）
　実際の機械が衝突する前に停止させるためには、衝突有無のチェックを実際の機械動作に先だって実施する必要があり、そのために、衝突を検知した位置までの減速に要する時間分だけ機械への指令出力を遅延させるように構成されている。（例えば特許文献２参照）
　また、別のＮＣ装置は、次の軸制御周期における仮想移動位置を算出し、その時の軸移動速度から減速停止するまでに必要な距離を算出し、その距離で機械各部位間の近接チェックを行なうように構成されている。（例えば特許文献３参照）
　ところで、通常ＮＣ装置は、NC制御軸以外の機器、例えば加工プログラムからM・T指令によって指令される工具交換、タレット刃物台の旋回、芯押し台の出し入れなど（以後、NC制御軸以外の位置制御される機器を「補機」と呼ぶ）に関わる命令は、NC装置内に備えたプログラマブルロジックコントローラ（以後「PLC」と呼ぶ）か、あるいはそれと同等の機能が処理している。また、ドアロックセンサや機械操作盤などの機器の状態もPLCが処理している。
　各補機やセンサ等も含めた機器の状態量は、PLCのデバイスに対する信号に割り付けられており、例えば動作が完了するとあるデバイスの信号がONになり、それによってNC装置が次の処理に進むというように機器とはデバイス（以後、「機器デバイス」と呼ぶ）を通じてハンドシェイクを取っている。
特開2004-227047号公報 特開2007-172068号公報 特開2006-195862号公報
　先述した従来のＮＣ装置では、図９に示すように、衝突有無をチェックするための先行位置指令の生成は、実際の工作機械を制御するための処理に組込まれているため、補機を動作させてその完了を待たなければ次の処理に進めない場合、先行位置指令の生成も一旦停止しなければならないという問題があった。
　特に三次元形状データを元に衝突有無をチェックするNC制御装置の場合、補機の状態を待つ都度停止してしまうと、NC軸制御の処理に比べて衝突チェック処理に要する時間が大きいため、加工プログラム全体を通した待ち時間がかなり大きくなってしまう。
　また、衝突チェック処理は、計算機内に仮想機械・仮想ワークを構築し、それらを実際の機械動作に先行してシミュレーションで動作させて衝突することを検知するため、先ほど述べた補機とのハンドシェイクを必要としない箇所を実行している限りは、実際の機械がまだ到達していない加工プログラムのブロックを実行することになる。しかし、このように衝突チェック処理を先行させると、次のような問題も発生する。
　例えば図１０に示すように、実際の機械は加工プログラムのiブロック目を実行しており、このとき衝突チェック処理は、k番目（i < k）のブロックを実行しているとする。この状態で衝突チェック処理が衝突を検知すると、 j番目のブロックに来る以前（図12ではj番目のブロック）に実際の機械を停止する。
　従って、衝突チェック処理が形状データを用いたワークの切削シミュレーションを行なう機能を備えたNC装置の場合には、ワークの形状が実際にはまだ加工していない命令で既に削られた形状に変ってしまっているので、機械が停止した後作業者が手動でNC軸を対比させたり加工プログラムを修正して再度自動運転させたりするときなどに実際の素材と形が合わずに、衝突検知を正確に行なえなくなってしまう。
　この発明は、かかる問題点を解決するためになされたもので、衝突チェック機能を有効化して加工プログラムを運転させた場合にも、正確に衝突チェックを行ない、かつ、加工時間の増加を極力抑制することができるＮＣ装置を得ることを目的としている。
　この発明に係る数値制御方法は、実際の機械制御のための機械制御処理系列とは別に先行チェック処理系列を設け、この先行チェック処理系列にて実際の機械制御に先立って衝突可能性チェックを行うとともに、機械が停止してから運転を再開するまでの間に、前記先行チェック処理系列の状態を、前記機械制御処理系列の状態に合わせることを特徴とするものである。
　また、この発明の数値制御方法は、前記状態が、現在値であることを特徴とするものである。
　また、この発明の数値制御方法は、前記状態が、現在値、選択工具，制御モード，座標系，プログラマブルロジックコントロール用のデバイスに保持している信号，及び素材形状データであることを特徴とするものである。
　また、この発明の数値制御方法は、前記先行チェック処理系列が、特定の命令を実行中には衝突可能性チェックの実施を中止することを特徴とするものである。
　また、この発明の数値制御方法は、前記特定の命令が、スキップ命令であることを特徴とするものである。
　また、この発明の数値制御方法は、前記先行チェック処理系列が、衝突チェックのために機器デバイス信号シミュレーションを実行する際、予め設定されたデバイス毎の応答時間を取得し、この取得したデバイス毎の応答時間分だけ応答を遅らせることを特徴とするものである。
　また、この発明の数値制御方法は、前記先行チェック処理系列が、衝突と見なす距離と補間周期に基づいて先行チェック用送り速度を算出するとともに、先行チェック用送り速度と加工プログラムに記述されている送り速度の比率を算出し、且つ前記算出した比率に基づいて先行チェック用の送り速度を決定することを特徴とするものである。
　また、この発明の数値制御方法は、前記先行チェック処理系列が、衝突チェックのために機器デバイス信号シミュレーションを実行する際、予め設定されたデバイス毎の応答時間を取得し、且つこの取得したデバイス毎の応答時間を、前記送り速度の比率に基づいて調整することを特徴とするものである。
　また、この発明の数値制御装置は、加工プログラム解析部、送り速度制御部、指令生成部、プログラマブルロジックコントロール部、及び先行チェック処理系列からのチェック結果を受信し、衝突が検知された場合、衝突検知位置に到達する以前に機械を停止させる指令出力判定部を有し、実際の機械制御を行う機械制御処理系列と、加工プログラム解析部、送り速度制御部、指令生成部、プログラマブルロジックコントロール部、形状データを使って衝突可能性チェックを行い、チェック結果を前記機械制御処理系列の指令出力判定部に渡す衝突チェック処理部、及びNC制御軸以外の機器に割り付けられたデバイスの応答信号をシミュレーションする機器デバイス信号シミュレーション部を有し、前記機械制御処理系列による実際の機械制御に先立って衝突可能性チェックを行う先行チェック処理系列と、実際の機械で加工していく様子を、形状データを用いてシミュレーションし、それを画面上に逐次表示するモニタ表示部と、機械が停止してから運転を再開するまでの間に、前記先行チェック処理系列の状態を、前記機械制御処理系列の状態に合わせる制御状態同期部と、を備えてなるものである。
　また、この発明の数値制御装置は、前記状態が、現在値であることを特徴とするものである。
　また、この発明の数値制御装置は、前記状態が、現在値、選択工具，制御モード，座標系，プログラマブルロジックコントロール用のデバイスに保持している信号，及び素材形状データであることを特徴とするものである。
　また、この発明の数値制御装置は、前記先行チェック処理系列が、特定の命令を実行中には衝突可能性チェックの実施を中止することを特徴とするものである。
　また、この発明の数値制御装置は、前記特定の命令が、スキップ命令であることを特徴とするものである。
　また、この発明の数値制御装置は、前記先行チェック処理系列の機器デバイス信号シミュレーション部が、衝突チェックのために機器デバイス信号シミュレーションを実行する際、予め設定されたデバイス毎の応答時間を取得し、この取得したデバイス毎の応答時間分だけ応答を遅らせるものであることを特徴とするものである。
　また、この発明の数値制御装置は、前記先行チェック処理系列が、衝突と見なす距離と補間周期に基づいて先行チェック用送り速度を算出するとともに、先行チェック用送り速度と加工プログラムに記述されている送り速度の比率を算出する速度比率算出部を備え、前記送り速度制御部が、前記算出した比率に基づいて先行チェック用の送り速度を決定するものであることを特徴とするものである。
　また、この発明の数値制御装置は、前記先行チェック処理系列の機器デバイス信号シミュレーション部が、衝突チェックのために機器デバイス信号シミュレーションを実行する際、予め設定されたデバイス毎の応答時間を取得し、且つこの取得したデバイス毎の応答時間を、前記送り速度の比率に基づいて調整するものであることを特徴とするものである。
　この発明によれば、先行チェック処理系列を実際の機械制御のための機械制御処理系列とは別に設け、機械が停止してから運転を再開するまでの間に、前記先行チェック処理系列の状態を、前記機械制御処理系列の状態に合わせるので、先行チェック処理が実際の機器の応答を待つことなく処理を行なえ、かつ、加工プログラムの途中で作業者が運転を中断したり、衝突検知して運転を中断したりした場合でも、加工プログラムの運転再開時から正しい位置で衝突チェックが行なえるという効果がある。
　また、この発明によれば、工具と機械の一部である工具計測センサが接触する工具計測等の予め設定した特定の命令に対して衝突チェックを行わないので、機械本来の動作として接触しても良い命令を衝突と判定することなく、機械を動作させる事ができるようになるという効果がある。
　また、この発明によれば、衝突チェックのために機器デバイス信号シミュレーションを実行する際、予め設定されたデバイス毎の応答時間分だけ応答を遅らせるので、実際の機械と同じタイミングで機器が動作したように振舞え、衝突チェックの正確さが向上するという効果がある。
　また、この発明によれば、先行チェック処理に必要なチェック位置を安全かつ高速に生成するために、実際の機械の送り速度に対して衝突とみなす距離に応じた送り速度となる比率を算出するので、衝突チェックが常に実際の機械の処理している箇所よりも先行できるようになり、衝突チェックを実施しても加工時間を増加させないという効果がある。
　また、この発明によれば、衝突チェックのために機器デバイス信号シミュレーションを実行する際、予め設定されたデバイス毎の応答時間を、送り速度の比率に基づいて調整するので、実際の機械の動きよりもNC軸の動きも機器の応答も同じ割合で短縮されるため、信号の発生タイミングや補機を含めた全ての機械部位の相対位置関係が実際の機械と同じになり、衝突チェックを実施しても加工時間を増加させず、かつ、衝突チェックの正確さが向上するという効果がある。
この発明の実施の形態１に係るＮＣ装置の一構成例を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１に係る、機械制御処理系列と先行チェック処理系列の処理進捗状況を説明するための図である。 この発明の実施の形態１に係る、機械制御処理系列と先行チェック処理系列の所定時刻時の素材形状データを示す図である。 この発明の実施の形態１に係る制御状態同期部の動作を説明するための図である。 この発明の実施の形態１に係るスキップ命令の動作を説明するための図である。 この発明の実施の形態１に係る、スキップ命令があったときの制御状態同期部の動作を説明するための図である。 この発明の実施の形態２に係るＮＣ装置の一構成例を示すブロック図である。 この発明の実施の形態２に係る、機械制御処理系列と先行チェック処理系列の処理進捗状況を説明するための図である。 従来の課題を説明するための図である。 従来の他の課題を説明するための図である。
符号の説明
１　機械制御処理系列
２　先行チェック処理系列
３、１２　プログラム解析部
４、１３　送り速度制御部
５、１４　指令生成部
６、１６　プログラマブルロジックコントロール部
７　サーボコントローラとモータ
８、１７　制御データ
９　機器デバイス入出力信号
１０、１８　形状データ
１１　切削モニタ部
１５　機器デバイス信号シミュレーション部
１９　衝突チェック部
２０　加工プログラム、工具データ、パラメータ
２１　制御状態同期部
２２　指令出力判定部
２３　速度比率算出部
実施例１．
　以下、この発明の実施例１を、図１～図６を用いて説明する。なお、この実施例１は、先行チェック処理系列が機械制御処理系列と同速で動作する場合の実施例である。
　図１はこの発明の実施例１に係るＮＣ装置の構成を示すブロック図であり、１は実際の機械を制御する機械制御処理系列、２は衝突可能性を実際の機械の動作に先立ってチェックする先行チェック処理系列、３は機械制御処理系列１の中にあって加工プログラムを解析する加工部プログラム解析部、４は機械制御処理系列１の中にあって工具の送り速度を制御する送り速度制御部、５は機械制御処理系列１の中にあって各軸の指令値を生成する指令生成部、６は機械制御処理系列１の中にあって機器デバイスの信号入出力を制御し、全信号のうちNC制御に必要な信号を制御データに格納するプログラマブルロジックコントロール部（以後、「PLC」と呼ぶ）、７は機械制御処理系列１に接続されたNCサーボコントローラとモータ、８は機械制御処理系列１にあって実際の機械を制御する際の例えば補間タイプや平面選択や工具系補正等の制御モード、座標系、現在の各軸の座標値（以降現在値と呼ぶ）、選択されている工具、機器デバイスの信号等からなる制御データ（制御データはNC装置内の各処理部から参照されるため、敢えてどの処理部とも結線を図示しない）、９は機械制御処理系列１に接続された機器デバイスの入出力信号、１０は機械制御処理系列１の中にあって実際の機械の動作を形状シミュレーションで表示するための機械、工具、治具、素材等の形状データ、１１は形状データ１０を使って実際の機械の動作および素材が切削される様子をシミュレーションして表示する切削モニタ部である。
　また、１２は先行チェック処理系列２の中にあって加工プログラムを解析する加工プログラム解析部、１３は先行チェック処理系列２の中にあって工具の送り速度を制御する送り速度制御部、１４は先行チェック処理系列２の中にあって各軸の指令値を生成する指令生成部、１５は先行チェック処理系列２の中にあって機器デバイスの入出力信号をシミュレーションする機器デバイス信号シミュレーション部、１６は機器デバイス信号シミュレーション部１５の信号入出力を制御し、全信号のうちNC制御に必要な信号を制御データに格納するPLC、１７は先行チェック処理系列２の中にあって衝突チェックするために機械の動きを模擬するための、例えば現在値、補間タイプや平面選択や工具系補正等の制御モード、座標系、選択されている工具、機器デバイスの信号等からなる制御データ、１８は先行チェック処理系列２の中にあって衝突チェックを行なうための機械、工具、治具、素材等の形状データ、１９は先行チェック処理系列２の中にあって形状データ１８を用いて形状シミュレーションを行ない、衝突可能性や素材切削シミュレーションを行なう衝突チェック部、２０は機械制御処理系列１と先行チェック処理系列２が共通に参照する加工プログラム、工具データ、制御パラメータ等のNC制御用の各データ、２１は機械制御処理系列１の制御データ、形状データ（あるいは形状データのうち切削モニタ部で切削シミュレーションした素材形状データのみでも良い）を、先行チェック処理系列２にセットし、先行チェック処理系列２のデータを、機械制御処理系列１のデータと同一にする制御状態同期部、２２は指令生成部５と衝突チェック部１９との信号を入力し、機械への移動指令の出力を停止させるか否かを判断する指令出力判定部である。
　次に図１の構成によるＮＣ装置の各処理部の動作について説明する。
　プログラム解析部３（１２）は加工プログラム２０内に記述されている命令を解析し、NC軸制御に関わる命令である場合、例えば送り速度の設定、指令生成時の補間モードの設定、座標系の設定などを行い、PLC６（１６）が処理すべき命令である場合にはPLC６（１６）に命令を送出する。
　送り速度制御部４（１３）は、加工プログラム解析部３（１２）が読み取った送り速度に対し、補間周期時間当りの送り速度を算出する。
　指令生成部５（１４）は、プログラム解析部３（１２）が設定した各種のデータと送り速度制御部４（１３）が算出した補間周期時間あたりの送り速度で指令軌跡上を補間し、補間周期時間当りに移動する位置を算出する。
　PLC６（１６）は、加工プログラム２０に指令されている命令のうち、NC装置は直接制御しない機器デバイスに対して動作信号を出し、そのデバイスに接続された機器からの動作完了通知などを受け取って制御を行ない、NC装置内の制御データとして信号を保持させる。
　これらの処理部は、機械制御処理系列１でも先行チェック処理系列２でも同じ処理を行なう。
　先行チェック処理系列２にある衝突チェック部１９は、指令生成部１４からの指令および制御データに保持された機器デバイス信号シミュレーション部１５がシミュレーションした機器デバイスの信号を指令1点が生成される毎に取得し、計算機内で加工プログラムを運転するまでに予め設定された機械各部位の形状データ（NC制御軸で動作する形状のみでなく、タレット刃物台や芯押し台などの補機の形状も含まれる）、工具形状データ、チャックや爪、あるいはバイスやクランプなどの治具形状データ、素材形状データを動作させ、素材形状に対して切削シミュレーションを実施したり、これらの形状間の衝突可能性をチェックしたりして、１つの指令毎あるいは１つのブロックをチェックし終える毎にチェック結果を機械制御処理系列１の指令出力判定部２２に送信する。
　なお、具体的な形状間の衝突チェックの方法や形状データの切削シミュレーション手法に関しては種々の方法があるが、そのどれを用いてもこの発明の請求するところには影響しないため、いかなる方法を採用してもよい。
　さらに、形状間が実際に衝突した場合はもちろん、予め設定された距離以下に形状が互いに接近した時も衝突とみなしてもよい。
　また、衝突チェック部１９が送信するチェック結果には、衝突したか否かを示すデータを少なくとも含み、その他に、衝突した部位を識別する部品番号や部品名等のデータ、衝突したブロックを識別するためのブロック番号等のデータ、衝突した指令を識別するために指令生成部が指令生成時に割り振った指令番号等のデータ、衝突とみなした形状間の距離などを含んでもよい。
　機器デバイス信号シミュレーション部１５は、予め設定された、実際の機械制御処理系列１に接続されている機器デバイスの応答時間および、各機器デバイスに対する命令とその命令に対応する応答信号（例えば、工具交換命令であれば工具交換完了信号であり、工具計測器の出し入れであれば工具計測器の出し入れ完了信号、芯押し台の位置決め目標位置など）を個々に有しており、機器デバイスへの命令が来ると、機器デバイス毎の応答時間分経過した後応答信号をPLC１６に返す。
　機械制御処理系列１にある切削モニタ部１１は、加工プログラム２０を運転するまでに予め設定された機械各部位の形状データ、工具形状データ、治具形状データ、素材形状データを、機械制御処理系列１の指令生成部５からの指令および機器信号を元に計算機内で動作させ、素材形状に対して切削シミュレーションを実施し、刻々その様子を表示装置に表示する。
　なお表示装置はNC装置においては極一般的な装置であるため、説明図には図示しない。
　先行チェック処理系列２の衝突チェック部１９が先行チェックして指令出力判定部２２へ衝突を通知してきた場合には、機械制御処理系列１の指令出力判定部２２は機械への移動指令の出力を停止して機械各部位の移動を安全に停止させ、切削モニタ部１１は先行チェック処理系列２から送信されたチェック結果データに含まれる衝突した部位を強調表示したり、アラームを表示したりする。
　一方、衝突チェック部１９が現在チェックした指令に関して指令出力判定部２２へ衝突なしと通知して来た場合には、機械制御処理系列１の指令出力判定部２２は、その衝突チェックが完了した指令をサーボモータ７に出力して実際の機械の軸動作を行なう。
　以降の指令も同様に上記の処理を繰り返し行なって、加工を進めて行く。
　また、機械制御処理系列１は、予め設定された時間、あるいはブロック数、あるいは距離分だけ常に先行チェック処理系列２が先行していることを確認してから機械を動作させる。先行チェック処理系列２が予め設定された先行量分先に進んでいない場合には、送り速度を次第にさげ、設定された先行量分先行したら本来の送り速度に戻るように加速する。
　続いて、制御状態同期部２１の動作について説明する。
　この発明のNC装置を搭載したNC機械を運転する作業者は、これから加工するための加工プログラムを図示しないキーボードやマウス等の入力装置を用いて選択し、運転起動ボタン等の起動装置によって加工プログラムの運転をNC装置に実行させると、上記説明した各処理部は順番に動作することを繰り返しながら加工が進捗して行く。
　ところで、運転している途中で先行チェック処理系列２の衝突チェック部が衝突を検知して機械が停止した場合、あるいは作業者が自身の操作によって加工プログラムの途中で運転解除した場合、図２に示すとおり、先行チェック処理系列２が現在処理している加工プログラムの箇所（図２の先行チェック処理系列２のブロック番号N（i+7））と、機械制御処理系列１が処理している加工プログラムの箇所（図２の機械制御処理系列１のブロック番号N（i+3））が異なっている。
　このような状態では、機械制御処理系列１の素材形状データが例えば図３（Ａ）、先行チェック処理系列２の素材形状データが例えば図３（Ｂ）に示す状態となる。即ち、先行チェック処理系列２の衝突チェック部１９が使用している素材形状データは、実際の素材ではまだ削られていない箇所が削られてしまっていたり、あるいは、先行チェック処理系列２の機器デバイスは既に動作完了信号が立っているが機械制御側の機器デバイスはまだ動作しておらず動作完了信号が立っていないなど、NC装置内の処理系列間で状態が異なってしまう。
　この状態のまま再度加工プログラムを実行すると、先行チェック処理系列２と機械制御処理系列１の状態が異なっているため、正確な衝突チェックはできない。
　そこで、制御状態同期部２１は、図４に示すように、加工プログラムの自動運転解除時に先行チェック処理系列２の状態を機械制御処理系列１の状態に合わせる処理を実行する。ここでいう状態とは、形状データと制御データである。
　制御状態同期部２１は、加工プログラムの自動運転が途中で中止されたかどうかを常に監視し、加工プログラムの途中で中止された場合には、機械制御処理系列１内の少なくとも素材形状データを先行チェック処理系列２の素材形状データ１８として転送して置き換え、同じく機械制御処理系列１内の制御データ８を先行チェック処理系列２内の制御データ１７に転送して置き換える。
　以上では、制御状態同期部２１は加工プログラムの運転起動時にこれらの状態を合わせるようにしても良いし、制御データは加工プログラムの運転起動時に状態合わせを行い、素材形状データは加工プログラムの自動運転が中止されたときに合わせるようにしてもよい。
　また、NC装置には加工プログラムの自動運転中に工具計測センサで工具を計測して磨耗補正を行なったり、旋削主軸が2つある機械の場合には旋削主軸間で素材を受け渡したりする機能を備えているものがあり、これらの機能は、図５（Ａ）に示すように、加工プログラムで記述した指令位置に達するまでに工具計測センサや押付け用センサ等の機器からの信号が入力されたときに、その位置で軸送りを停止するという命令（スキップ命令）を使用している。
　このような、機器からの信号によって終点位置が変る命令を実行する際に、先行チェック処理系列２と機械制御処理系列１の状態を合わせる方法を以下に説明する。
　スキップ命令では、実際のセンサ等の機器からの信号が入力されるタイミングによって軸がどこまで移動するかが変るため、図５（Ｂ）に示すように、この命令が先行チェック処理系列２の加工プログラム解析部１２で解析されたときには衝突チェック部１９で全ての形状に対して衝突チェックを実施せずに命令を実行し、この命令を実行し終えた箇所（途中で機器からの信号が無かったものとして動作しきった位置）で先行チェック処理系列２を一時停止しておくようにする。
　そして、機械制御処理系列１がこの命令を処理した直後に、図６に示すように制御状態同期部２１が先行チェック処理系列２の状態を機械制御処理系列１の状態に合わせ、その後先行チェック処理系列２を再開し、機械制御処理系列１は予め設定された分だけ先行チェック処理系列２を待って処理を行なうようにする。
　この実施例１によれば、衝突チェックを実際の機械の動作に先行して行なう先行チェック処理系列２を実際の機械の運転を行なう機械制御処理系列１とは別に設け、さらに機器デバイスの信号をシミュレーションするようにして、実際の機器デバイスの応答を待つこと無く先行チェックを行なうことができるようになるので、実際の機械の動作に対して常に先行して衝突チェックを行なうことができる。
　さらに、加工プログラムの運転開始時あるいは終了時に、先行チェック処理系列２の状態を機械制御処理系列１の状態に合わせるようにしたので、常に先行チェック処理系列２の状態と機械制御処理系列１の状態が同一であるので、正確な衝突チェックができる。
　なお、実施例１において、極めて正確な衝突チェックを行うため、先行チェック処理系列２のデータとして、現在値、選択工具，制御モード，座標系，プログラマブルロジックコントロール用のデバイスに保持している信号，及び素材形状データを、機械制御処理系列１のデータ（現在値、選択工具，制御モード，座標系，プログラマブルロジックコントロール用のデバイスに保持している信号，及び素材形状データ）と同一のものとすることについて説明したが、先行チェック処理系列２のデータとして、現在値のみを、機械制御処理系列１の現在値と一致させるようにしても、所期の目的は達成できる。
実施例２．
（先行チェック処理系列２にオーバライドをかけて機械制御処理系列１より速く動作する場合。請求項１、２、４、５に対応）
　図７は、この発明の実施例２に係るＮＣ装置を示すもので、実施例１に比して、先行チェック処理系列２には、補間周期あたりの補間長さが加工プログラムの運転起動の前に予め設定された衝突とみなす距離となるようにしたときの送り速度を求め、加工プログラムに記述されている送り速度に対する比率を算出する送り速度比率算出部２３が追加されている。
　また、機器デバイス信号シミュレーション部１５の動作も実施例１と異なる。
　以下では、実施例１とは異なる処理について説明する。
　先行チェック処理系列２の送り速度制御部１３は、送り速度比率算出部２３が上記の通り算出した先行チェック用の送り速度比率を、加工プログラムに記述されている送り速度に乗じて先行チェック用の送り速度を決定する。
　この方法は特開２００４－３２６２５７号公報で示されているように、衝突チェックにとって過剰な補間点を、衝突とみなす距離を越えないように間引くため、形状シミュレーションによる衝突チェックを漏れなくかつ高速に行なうことができる方法である。
　先行チェック処理系列２において送り速度を実際の加工プログラムに対して増大させるということは、先行チェック処理系列２内のブロック消化時間を短縮することになる。
　従って同じ先行チェック処理系列２内の機器デバイス信号シミュレーション部１５においては、シミュレーションする機器デバイスの応答時間も先行チェック用の送り速度比率に応じて短縮しなければならない。
　さもないと機械制御処理系列１でのNC軸や機器デバイスの動作タイミングと先行チェック処理系列２でのそれらの動作タイミングが一致しなくなるからである。
　以降では、機器デバイス信号シミュレーション部１５が先行チェック用の送り速度比率に応じて各機器デバイスの信号応答時間を調整する方法を説明する。
　先行チェック処理系列２において先行チェック用送り速度が増大されても、加工プログラムが指示している位置に関する指令や補間タイプ（直線補間指定、円弧補間指定など）は当然変更が無いから、先行チェック処理系列２の工具の形状データと機械制御処理系列１の実際の工具が移動する距離はほぼ同じである。
　移動時間は移動距離を送り速度で除して求められるから、送り速度に先行チェック用の比率が乗じられたならば、移動時間は送り速度比率で除した値となる。
　NCで制御される軸の送り速度と移動時間の間にはこのような関係があるから、NCで制御されない補機に接続される機器デバイスの信号の応答時間を送り速度比率で除した値にすればNC軸も機器デバイスも同一の時間軸で動作する。例えば図８のN（i+2）が機器デバイスに対する命令ブロックで、その他のブロック（N（i）、N（i+1）、N（i+3））はNC軸への命令ブロックであるとすると、先行チェック処理系列２においてNC軸の送り速度に先行チェック用の比率が乗じられてNC軸移動ブロックの消化が早められた分、機器デバイスに対するブロックの消化（応答までの時間）も同じ比率で早める。
　即ち、機器デバイス信号シミュレーション部１５は、速度比率決定部２３が算出した先行チェック用の送り速度比率を取得し、各デバイスに対応する信号の応答時間を先行チェック用の送り速度で除した値を求め、先行チェック用の機器信号の応答時間を調整する。
　このように送り速度比率に応じて機器デバイスの応答時間を調整することで、先行チェック処理系列２においても機械制御処理系列１でのNC軸と補機の相対位置関係を保つようにする。
　これまでの説明では、機器デバイス信号シミュレーション部１５は、単に各機器デバイスの応答時間を調整して各機器デバイスの応答信号を模擬するシミュレーションを行なったが、さらに次のように機器デバイスに接続された補機の応答信号と共に移動途中もシミュレーションしても良い。
　例えば、加工プログラム中にNC軸で制御されない、PLCから他の制御装置への指令で動作する芯押し台を素材端面付近まで前進させる指令があったとする。
　補機の芯押し台の移動制御は、 PLCからは例えば位置Aまで動けという命令を芯押し台の制御装置に発行するのみであり、実際の移動制御に関しては芯押し台の制御装置が位置Aまでの刻々の位置を算出して芯押し台を移動させる、という2段階の処理になる。移動し終えるとPLCに芯押し台移動完了の信号が入り、さらにPLCがNC装置内の制御データにその状態を通知する。
　芯押し台に限らず、補機に関しては一般的にこのような処理手順を経ているため、NC装置では補機の移動途中の位置は知り得ない。
　そこで先行チェック処理系列２の機器デバイス信号シミュレーション部１５では、先行チェック処理系列２のPLCから命令を受信すると、その命令に対応する補機の機器デバイス信号シミュレーションが動作して、補機の動きと応答信号をシミュレーションするようにする。そのために、動作中／動作完了／停止中などの状態を示す応答信号だけでなく、予め設定された補機軸の速度等を基に刻々の位置を算出して送信し、PLCは応答信号と共に補機の位置を制御データに格納し、衝突チェック部は受信した位置を機械形状のうち補機に対応する形状に与え、NC制御軸によって制御される形状と共に移動させ、衝突チェックを行なうようにする。
　このように構成されたＮＣ装置においては、先行チェック処理系列２がチェックする点数が衝突を見落とさない範囲で間引かれるため、処理負荷が高くなりがちな形状データを用いた衝突チェック処理に要する時間が減少し、実際の機械の動作に対して常に先行して衝突チェックを行なうことができる。
　この発明の数値制御方法及び数値制御装置は、衝突チェックを行う数値制御装に用いられるのに適している。

Claims (16)

  1. 　実際の機械制御のための機械制御処理系列とは別に先行チェック処理系列を設け、この先行チェック処理系列にて実際の機械制御に先立って衝突可能性チェックを行うとともに、機械が停止してから運転を再開するまでの間に、前記先行チェック処理系列の状態を、前記機械制御処理系列の状態に合わせることを特徴とする数値制御方法。
  2. 　前記状態は、現在値であることを特徴とする請求項１に記載の数値制御方法。
  3. 　前記状態は、現在値、選択工具，制御モード，座標系，プログラマブルロジックコントロール用のデバイスに保持している信号，及び素材形状データであることを特徴とする請求項１に記載の数値制御方法。
  4. 　前記先行チェック処理系列は、特定の命令を実行中には衝突可能性チェックの実施を中止することを特徴とする請求項１～３の何れかに記載の数値制御方法。
  5. 　前記特定の命令は、スキップ命令であることを特徴とする請求項４に記載の数値制御方法。
  6. 　前記先行チェック処理系列は、衝突チェックのために機器デバイス信号シミュレーションを実行する際、予め設定されたデバイス毎の応答時間を取得し、この取得したデバイス毎の応答時間分だけ応答を遅らせることを特徴とする請求項１～５の何れかに記載の数値制御方法。
  7. 　前記先行チェック処理系列は、衝突と見なす距離と補間周期に基づいて先行チェック用送り速度を算出するとともに、先行チェック用送り速度と加工プログラムに記述されている送り速度の比率を算出し、且つ前記算出した比率に基づいて先行チェック用の送り速度を決定することを特徴とする請求項１～６の何れかに記載の数値制御方法。
  8. 　前記先行チェック処理系列は、衝突チェックのために機器デバイス信号シミュレーションを実行する際、予め設定されたデバイス毎の応答時間を取得し、且つこの取得したデバイス毎の応答時間を、前記送り速度の比率に基づいて調整することを特徴とする請求項７に記載の数値制御方法。
  9. 　加工プログラム解析部、送り速度制御部、指令生成部、プログラマブルロジックコントロール部、及び先行チェック処理系列からのチェック結果を受信し、衝突が検知された場合、衝突検知位置に到達する以前に機械を停止させる指令出力判定部を有し、実際の機械制御を行う機械制御処理系列と、
    　加工プログラム解析部、送り速度制御部、指令生成部、プログラマブルロジックコントロール部、形状データを使って衝突可能性チェックを行い、チェック結果を前記機械制御処理系列の指令出力判定部に渡す衝突チェック処理部、及びNC制御軸以外の機器に割り付けられたデバイスの応答信号をシミュレーションする機器デバイス信号シミュレーション部を有し、前記機械制御処理系列による実際の機械制御に先立って衝突可能性チェックを行う先行チェック処理系列と、
    　実際の機械で加工していく様子を、形状データを用いてシミュレーションし、それを画面上に逐次表示するモニタ表示部と、
    　機械が停止してから運転を再開するまでの間に、前記先行チェック処理系列の状態を、前記機械制御処理系列の状態に合わせる制御状態同期部と、
    を備えてなる数値制御装置。
  10. 　前記状態は、現在値であることを特徴とする請求項９に記載の数値制御装置。
  11. 　前記状態は、現在値、選択工具，制御モード，座標系，プログラマブルロジックコントロール用のデバイスに保持している信号，及び素材形状データであることを特徴とする請求項９に記載の数値制御装置。
  12. 　前記先行チェック処理系列は、特定の命令を実行中には衝突可能性チェックの実施を中止することを特徴とする請求項９～１１の何れかに記載の数値制御装置。
  13. 　前記特定の命令は、スキップ命令であることを特徴とする請求項１２に記載の数値制御装置。
  14. 　前記先行チェック処理系列の機器デバイス信号シミュレーション部は、衝突チェックのために機器デバイス信号シミュレーションを実行する際、予め設定されたデバイス毎の応答時間を取得し、この取得したデバイス毎の応答時間分だけ応答を遅らせるものであることを特徴とする請求項９～１３の何れかに記載の数値制御装置。
  15. 　前記先行チェック処理系列は、衝突と見なす距離と補間周期に基づいて先行チェック用送り速度を算出するとともに、先行チェック用送り速度と加工プログラムに記述されている送り速度の比率を算出する速度比率算出部を備え、前記送り速度制御部は、前記算出した比率に基づいて先行チェック用の送り速度を決定するものであることを特徴とする請求項９～１４の何れかに記載の数値制御装置。
  16. 　前記先行チェック処理系列の機器デバイス信号シミュレーション部は、衝突チェックのために機器デバイス信号シミュレーションを実行する際、予め設定されたデバイス毎の応答時間を取得し、且つこの取得したデバイス毎の応答時間を、前記送り速度の比率に基づいて調整するものであることを特徴とする請求項１５に記載の数値制御装置。
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US12/988,924 US8374718B2 (en) 2008-04-22 2008-04-22 Numerical control method and apparatus therefor
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102354152A (zh) * 2011-08-29 2012-02-15 重庆大学 数控冲花打孔机软件中画线顺序的确定方法
CN102859456A (zh) * 2010-04-21 2013-01-02 三菱电机株式会社 数控方法及其装置
JP2013515313A (ja) * 2010-08-06 2013-05-02 フィディア エス．ピー．エイ． 数値制御マシンツールのための予測制御及び仮想表示システム
JP2013206106A (ja) * 2012-03-28 2013-10-07 Dainippon Screen Mfg Co Ltd シミュレータおよびシミュレーションシステム
JP2017016301A (ja) * 2015-06-30 2017-01-19 ファナック株式会社 速度変化に対応した３次元干渉チェックを行う数値制御装置

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5142880B2 (ja) * 2008-08-06 2013-02-13 株式会社豊田中央研究所 加工パラメータ最適化装置、加工パラメータ最適化方法およびプログラム
JP5139230B2 (ja) * 2008-10-06 2013-02-06 オークマ株式会社 数値制御装置における衝突防止装置
JP5246186B2 (ja) * 2010-03-15 2013-07-24 オムロン株式会社 コントローラサポート装置、制御プログラムのシミュレーション方法、コントローラのサポートプログラムおよびコントローラのサポートプログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体
EP2479630A1 (de) * 2011-01-25 2012-07-25 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur kollisionsfreien Überführung einer Anlage aus einem Scheinausmodus in einen Betriebsmodus
DE102011105141A1 (de) * 2011-06-09 2012-12-13 Dmg Electronics Gmbh Verfahren und system zur simulation eines arbeitsprozesses an einer werkzeugmaschine
CN102346457B (zh) * 2011-08-29 2013-07-17 重庆大学 待加工料的虚拟加工时间的计算方法
JP6066041B2 (ja) * 2012-07-17 2017-01-25 三菱日立パワーシステムズ株式会社 加工支援装置および加工支援システム
JP5905159B2 (ja) * 2013-04-12 2016-04-20 三菱電機株式会社 数値制御プログラム編集装置、数値制御プログラム編集方法およびプログラム
US20150160646A1 (en) * 2013-12-06 2015-06-11 Ben Ward Systems and methods for preventing tool damage in a computer controlled resurfacing machine
JP6261613B2 (ja) * 2013-12-27 2018-01-17 株式会社牧野フライス製作所 工作機械の制御装置
JP6081954B2 (ja) * 2014-04-24 2017-02-15 ファナック株式会社 工作機械の反転動作を高速化する数値制御装置
JP6046102B2 (ja) * 2014-11-27 2016-12-14 ファナック株式会社 高速応答の軸制御系統を持つ多系統数値制御装置
JP6105548B2 (ja) * 2014-12-12 2017-03-29 ファナック株式会社 干渉回避位置決め機能を備えた数値制御装置
JP6549378B2 (ja) * 2015-01-09 2019-07-24 株式会社ジェイテクト プログラマブルコントローラのモニタ装置
EP3144758A1 (de) * 2015-09-18 2017-03-22 Siemens Aktiengesellschaft Steuerungssystem sowie verfahren zum betrieb eines steuerungssystems mit einer realen und einer virtuellen steuerung
JP6578857B2 (ja) * 2015-09-30 2019-09-25 ブラザー工業株式会社 数値制御装置と数値制御装置の制御方法
CN105388838A (zh) * 2015-11-27 2016-03-09 南通恒康数控机械有限公司 一种海绵切割机断点加工方法
JP6651815B2 (ja) * 2015-11-30 2020-02-19 ブラザー工業株式会社 数値制御装置と数値制御装置の制御方法
CN106383493B (zh) * 2016-09-30 2018-12-18 同济大学 一种数控机床的实时防碰撞方法
JP6444969B2 (ja) * 2016-12-21 2018-12-26 ファナック株式会社 数値制御装置
US10766140B2 (en) 2017-04-13 2020-09-08 Battelle Memorial Institute Teach mode collision avoidance system and method for industrial robotic manipulators
TWI656942B (zh) * 2018-01-12 2019-04-21 財團法人工業技術研究院 工具機防碰撞方法及工具機防碰撞系統
TWI716849B (zh) * 2019-04-10 2021-01-21 財團法人工業技術研究院 預先檢測加工路徑碰撞方法及系統
EP4004662A4 (en) * 2019-07-26 2023-08-09 Hexagon Technology Center GmbH OPTIMIZATION FOR MACHINE TOOLS WITH COMPUTER AID NUMERICAL CONTROL
CN113910240A (zh) * 2021-11-10 2022-01-11 上海景吾智能科技有限公司 实时调整机器人速度的力控打磨方法及系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0981218A (ja) * 1995-09-12 1997-03-28 Ricoh Co Ltd ロボット制御装置
JP2004227047A (ja) * 2003-01-20 2004-08-12 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 加工装置
JP2004326257A (ja) * 2003-04-22 2004-11-18 Mitsubishi Electric Corp シミュレーション装置
JP2006059187A (ja) * 2004-08-20 2006-03-02 Okuma Corp 数値制御装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57184615A (en) * 1981-05-06 1982-11-13 Janome Sewing Mach Co Ltd Cnc control method of drilling machine
US5043906A (en) * 1989-11-24 1991-08-27 Ford Motor Company Absolute gouge avoidance for computer-aided control of cutter paths
US5304906A (en) * 1989-12-26 1994-04-19 Fanuc Ltd. Collision detecting method using an observer
IT1247591B (it) * 1990-08-09 1994-12-28 Jobs Spa Metodo ed utensile per la digitalizzazione di maschere di foratura.
US7003373B2 (en) * 2002-09-27 2006-02-21 Siemens Aktiengesellschaft Method and device for numerical control
JP2008506611A (ja) * 2004-07-19 2008-03-06 ソシエテ ドゥ マテリエル インドゥストリエル エ デキップモン−スミー 可動機械の衝突を回避するための方法及びシステム
JP4461030B2 (ja) 2005-01-17 2010-05-12 オークマ株式会社 数値制御装置及び数値制御方法
DE102005015317B4 (de) * 2005-04-01 2007-02-01 Siemens Ag Verfahren und Steuereinrichtung zur gezielten Reaktion bei einem Kontakt zwischen einem Maschinenelement einer Maschine mit einem Gegenstand
JP2007172068A (ja) 2005-12-19 2007-07-05 Fanuc Ltd 数値制御装置
US7734397B2 (en) * 2005-12-28 2010-06-08 Wildcat Technologies, Llc Method and system for tracking the positioning and limiting the movement of mobile machinery and its appendages
JP4382052B2 (ja) * 2006-03-28 2009-12-09 川崎重工業株式会社 駆動体の制御装置および制御方法
JP4955371B2 (ja) 2006-11-24 2012-06-20 三菱電機株式会社 数値制御システム

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0981218A (ja) * 1995-09-12 1997-03-28 Ricoh Co Ltd ロボット制御装置
JP2004227047A (ja) * 2003-01-20 2004-08-12 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 加工装置
JP2004326257A (ja) * 2003-04-22 2004-11-18 Mitsubishi Electric Corp シミュレーション装置
JP2006059187A (ja) * 2004-08-20 2006-03-02 Okuma Corp 数値制御装置

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102859456A (zh) * 2010-04-21 2013-01-02 三菱电机株式会社 数控方法及其装置
CN102859456B (zh) * 2010-04-21 2015-01-14 三菱电机株式会社 数控方法及其装置
US9436176B2 (en) 2010-04-21 2016-09-06 Mitsubishi Electric Corporation Numerical control method and device thereof
JP2013515313A (ja) * 2010-08-06 2013-05-02 フィディア エス．ピー．エイ． 数値制御マシンツールのための予測制御及び仮想表示システム
US9317029B2 (en) 2010-08-06 2016-04-19 Fidia S.P.A. Predictive control and virtual display system for a numerically controlled machine tool
CN102354152A (zh) * 2011-08-29 2012-02-15 重庆大学 数控冲花打孔机软件中画线顺序的确定方法
JP2013206106A (ja) * 2012-03-28 2013-10-07 Dainippon Screen Mfg Co Ltd シミュレータおよびシミュレーションシステム
JP2017016301A (ja) * 2015-06-30 2017-01-19 ファナック株式会社 速度変化に対応した３次元干渉チェックを行う数値制御装置
US10048675B2 (en) 2015-06-30 2018-08-14 Fanuc Corporation Numerical controller performing 3-dimensional interference check corresponding to feedrate change

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