WO2015159390A1 - 指令値生成装置 - Google Patents

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WO2015159390A1
WO2015159390A1 PCT/JP2014/060838 JP2014060838W WO2015159390A1 WO 2015159390 A1 WO2015159390 A1 WO 2015159390A1 JP 2014060838 W JP2014060838 W JP 2014060838W WO 2015159390 A1 WO2015159390 A1 WO 2015159390A1
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path
target
axis
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俊博 東
弘太朗 長岡
毅 熊沢
昭彦 小出
文娟 王
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三菱電機株式会社
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    • 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
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • 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
    • G05B19/19—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 positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path
    • G05B19/21—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 positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path using an incremental digital measuring device
    • G05B19/25—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 positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path using an incremental digital measuring device for continuous-path control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q15/00—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work
    • B23Q15/007—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work while the tool acts upon the workpiece
    • B23Q15/12—Adaptive control, i.e. adjusting itself to have a performance which is optimum according to a preassigned criterion
    • 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
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/41—Servomotor, servo controller till figures
    • G05B2219/41427—Feedforward of position

Definitions

  • the present invention relates to a device for generating a command value for a machine having a drive system, and more particularly to a device for generating a command value for an NC machine tool.
  • Patent Document 1 discloses a cam for processing a cam surface into a desired cam profile by a plurality of grinding operations based on control data indicating a relationship between a spindle rotation angle and a grinding wheel feed amount stored in advance according to a desired cam profile. Disclosed is a technique for determining the difference between the grinding wheel feed amount in the control data and the grinding wheel feed amount in the actual grinding operation in the grinding machine, and correcting the control data used in the next grinding operation based on this difference. ing.
  • Patent Document 2 when correcting a machining error in an apparatus for machining a non-circular shape by controlling the movement of a tool synchronized with the rotation of a workpiece, the tool is moved according to a command position that is equal to or approximate to the target position of the tool. Processing for detecting the position when moved, obtaining at least the amplitude ratio and phase difference among the amplitude ratio, phase difference and offset difference between the target position and the detected position, and enlarging / reducing the command position based on the amplitude ratio; There is disclosed a technique for obtaining a corrected command position by performing at least enlargement / reduction processing and phase shift processing among processing for phase shifting based on the phase difference and processing for changing the offset of the command position based on the offset difference.
  • the processing tool is controlled to move to the position of the corresponding data in accordance with the angle of the spindle on which the non-round workpiece is mounted, and the feed position of the machining tool is controlled in synchronization with the spindle rotation.
  • the target input position data for positioning control operation of the machining tool is Fourier transformed to obtain first target input position Fourier transform data, and the machining tool is obtained by positioning control operation.
  • the actual movement amount data is detected as actual movement amount data, the detected actual movement amount data is Fourier transformed to obtain first actual movement amount Fourier transform data, and the first target input position Fourier transformation data and the first A transfer function that is a ratio with the actual movement amount Fourier transform data is calculated, and the second corrected target input position Fourier is obtained by correcting the first target input position Fourier transform data by the transfer function.
  • the conversion data is calculated, the second corrected target input position Fourier transform data is subjected to inverse Fourier transform to obtain new second target input position data, and the second target input position data obtained by using the second target input position data is obtained.
  • the target position data is Fourier-transformed
  • the second target position Fourier-transformed data and the second actual movement amount data are Fourier-transformed
  • a transfer function that is the ratio of the second actual movement amount Fourier-transformed data is repeatedly obtained.
  • the first target input position Fourier transform data is corrected by the transfer function to calculate new third target input position Fourier transform data
  • the third target input position Fourier transform data is obtained by inverse Fourier transform.
  • Patent Document 1 calculates the difference between the grinding wheel feed amount in the control data and the grinding wheel feed amount in the actual grinding operation, and corrects the control data used in the next grinding operation based on this difference. This is applicable only when the same operation pattern is repeated.
  • Patent Document 2 is based on the premise that the same operation pattern is repeated in order to correct the amplitude ratio.
  • Patent Document 3 is correction in the frequency domain by Fourier transform and transfer function, and can be applied only when the same operation pattern having a constant frequency is repeated.
  • some mechanical parts have a non-circular shape in which the ellipticity gradually changes along the longitudinal position of the part. Since the operation pattern also changes, the techniques disclosed in Patent Documents 1 to 3 cannot be applied.
  • Patent Documents 1 to 3 use an actual machine operation result for correction, but the actual machine operation result includes a reproducible error caused by the characteristics of the controlled object.
  • the techniques disclosed in Patent Documents 1 to 3 use an actual machine operation result for correction, but the actual machine operation result includes a reproducible error caused by the characteristics of the controlled object.
  • errors having no reproducibility due to external environmental changes are mixed and it is not possible to obtain only errors having reproducibility due to the characteristics of the control target to be originally corrected.
  • an erroneous correction due to a non-reproducible error due to an external environmental change may be added, and there is a possibility that a phase difference corresponding to a response delay to a command is erroneously estimated.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain a command value generation device that can cope with machining with changing operation patterns and can stably generate command values.
  • the present invention provides a command response calculation unit that predicts and calculates a response path on which a control target actually operates when a command path is given based on a model on a computer.
  • the error between the target path determining unit for determining the target path on which the control target operates, the response path of the temporary command obtained when the temporary command path is given to the command response calculating unit, and the target path is smaller than the current value.
  • a convergence determination condition determination for determining a convergence determination condition used for determining whether or not the error between the response path of the temporary instruction and the target path has converged And a route comparison unit that performs a determination process based on the convergence determination condition, until the route comparison unit determines that the convergence determination condition is satisfied, Temporary by response calculation unit
  • the route comparison unit determines that the convergence judgment condition is satisfied the temporary command route is output to the control device that controls the control target as a command route for operating the control target. It is characterized by doing.
  • the command value generation device has an effect of being able to cope with processing whose operation pattern changes and generating a command value stably.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a machine in which a turning spindle exists on the material side and a straight axis parallel to the rotation center axis of the turning spindle and a perpendicular axis exist on the tool side.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a use state of the command value generation device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a hardware configuration of a computer that executes the command value generation software.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a computer functioning as a command value generation device.
  • FIG. 5 is a diagram showing a functional configuration of the command value generating device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of the command response calculation unit.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a machine in which a turning spindle exists on the material side and a straight axis parallel to the rotation center axis of the turning spindle and a perpendic
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of the convergence determination condition determination unit.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration of the target route determination unit.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of the command path generation unit.
  • FIG. 10 is a flowchart showing the flow of command generation processing.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing an example of a piston that is one of non-circular workpieces.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a shape in which an extended shape corresponding to the clearance is added to both ends of the finished shape.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating the relationship between the position of the axis and time.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a relationship between a target path and a path obtained by shifting the response path by a time delay.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating the phase difference between the target path and the response path when the position of the correction target axis corresponding to the C-axis position is plotted.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a machine in which a turning spindle is present on the material 1 side, and a rectilinear axis parallel to the rotation center axis of the turning spindle and a perpendicular rectilinear axis are present on the tool 2 side.
  • the axis name is set as the C axis for the turning spindle, the Z axis for the rectilinear axis parallel to the rotation center axis of the turning spindle, and the X axis for the rectilinear axis perpendicular to the rotation center axis of the turning spindle.
  • FIG. 2 is a diagram showing a use state of the command value generation device according to the embodiment of the present invention.
  • the command value generation device 101 is a device that generates a command value to be output to the control device 700 that controls a control target, and is configured by installing command value generation software in a general-purpose computer.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a hardware configuration of a computer that executes the command value generation software.
  • the computer 600 includes a CPU (Central Processing Unit) 601, a RAM (Random Access Memory) 602, a ROM (Read Only Memory) 603, a storage unit 604, an input unit 605, a display unit 606, and a communication I / F (Interface) 609. .
  • CPU Central Processing Unit
  • RAM Random Access Memory
  • ROM Read Only Memory
  • the CPU 601 is an arithmetic device that executes command value generation software.
  • a RAM 602 is a work area used when the CPU 601 executes a program.
  • the ROM 603 stores a program (specifically, an Initial Program Loader (IPL) or the like) that is executed by the CPU 601 when the computer 600 is started up in a nonvolatile manner.
  • the storage unit 604 is a device that stores information in a nonvolatile manner, and a hard disk drive, a solid state drive, or the like is applicable.
  • the input unit 605 is a user interface for a user to input information, and a pointing device such as a mouse or a touch panel, a keyboard, or the like is applicable.
  • the display unit 606 is a device that displays information, and an LCD (Liquid Crystal Display), an OLED (Organic Light Emitting Display), or the like is applicable.
  • the communication I / F 609 is an interface for communicating with the control device 700.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a computer functioning as a command value generation device.
  • a command value generation program 608 is operating on the CPU 601.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a functional configuration of the embodiment of the command value generation device according to the present invention.
  • the command value generation device 101 includes a command response calculation unit 102, a convergence determination condition determination unit 103, a target path determination unit 104, a command path generation unit 105, a correction target axis input unit 106, an error display condition input unit 107, and an error display request input. Unit 108 and error display unit 109.
  • the command value generation device 101 receives inputs from the shape data input unit 110, the speed data input unit 111, the time constant data input unit 112, the dwell clearance input unit 113, and the feedforward parameter input unit 114, and creates the generated command. The route is passed to the movement command output unit 115. The details of the flow of command generation processing will be described later.
  • the command response calculation unit 102 receives a temporary command route from the command route generation unit 105, calculates a response route for the temporary command route, and passes the calculated response route to the command route generation unit 105.
  • the detailed structure of the command response calculation unit 102 will be described later.
  • the convergence determination condition determination unit 103 receives the target route from the target route determination unit 104. In addition, the convergence determination condition determination unit 103 receives shape data representing the finished shape to be processed from the shape data input unit 110. The convergence determination condition determination unit 103 adds a convergence determination condition to the target route and passes it to the command route generation unit 105. The detailed structure of the convergence determination condition determination unit 103 will be described later.
  • the target route determination unit 104 receives the correction target axis from the correction target axis input unit 106. Further, the target route determination unit 104 receives shape data to which speed data for each part of the shape is added from the speed data input unit 111. Further, the target route determination unit 104 receives the time constant of each axis from the time constant data input unit 112. Further, the target route determination unit 104 receives the dwell rotational speed and clearance distance at the start / end of the operation from the dwell clearance input unit 113. The target route determination unit 104 creates a target route that should be realized by the control target.
  • the target route determination unit 104 creates an initial value of a correction route that the command route generation unit 105 uses for command generation, passes the target route to the convergence determination condition determination unit 103, and generates the initial value of the correction route as a command route. It passes to the part 105.
  • the detailed structure of the target route determination unit 104 will be described later.
  • the command route generation unit 105 receives the target route to which the convergence determination condition is added from the convergence determination condition determination unit 103.
  • the command route generation unit 105 receives the initial value of the correction route from the target route determination unit 104.
  • the command path generation unit 105 receives the correction target axis from the correction target axis input unit 106.
  • the command path generation unit 105 receives a condition for displaying an error from the error display condition input unit 107.
  • the command path generation unit 105 receives a notification from the error display request input unit 108 that an error display is requested by the user.
  • the command path generation unit 105 receives parameters related to the feed forward process from the feed forward parameter input unit 114. Then, the command path generation unit 105 generates a temporary command path and passes the temporary command path to the command response calculation unit 102. The command path generator 105 receives a response path for the temporary command path from the command response calculator 102 and calculates an error between the target path and the response path. Then, the command path generation unit 105 confirms whether the error display condition is satisfied or whether the error display is requested by the user. If any of the conditions is satisfied, the error display unit 109 calculates the calculated error. hand over. In addition, the command path generation unit 105 determines whether the convergence determination condition is satisfied based on the calculated error.
  • the command path is corrected, and the calculation of the response path, the calculation of the error, and the determination of whether the convergence determination condition is satisfied are repeated.
  • the created command path is passed to the movement command output unit 115.
  • the detailed structure of the command route generation unit 105 will be described later.
  • the correction target axis input unit 106 receives information about the axis to be corrected as a user input operation on the input unit 605 and passes the information to the target route determination unit 104 and the command route generation unit 105. That is, in the present embodiment, since the command path includes a plurality of axis components, the correction target axis input unit 106 performs a user input operation on the input unit 605 with the correction target axis indicating the axis component of the command path to be corrected. And is passed to the target route determination unit 104 and the command route generation unit 105. In order to perform non-round processing in the apparatus shown in FIG. 1, it is essential to correct the X-axis command value.
  • the correction target axis input unit 106 may receive an input as to whether or not it is a correction target axis only for the C axis and the Z axis, and the X axis may be set as a correction target axis.
  • the error display condition input unit 107 receives information about a condition for displaying an error as a user input operation to the input unit 605 and passes it to the command path generation unit 105.
  • the error display request input unit 108 is an input unit for displaying an error at an arbitrary timing at which the user wants to display an error.
  • an error display request is input from the user via the input unit 605
  • an error display request is displayed.
  • the request is passed to the command path generation unit 105.
  • the error display unit 109 receives the error between the target route and the response route, the target route, and the response route from the command route generation unit 105.
  • the error display unit 109 receives shape data representing the finished shape to be processed from the shape data input unit 110.
  • the error display unit 109 displays on the display unit 606 at least one of the error between the target route and the response route, the error on the target route, the response route, and the shape data.
  • the error display method includes a method of displaying a graph based on an arbitrary axis or time, a method of displaying an error superimposed on a target route, response route, or shape data, and a method of displaying a target route, response route, or shape data. For example, a method of color-coding according to the size of the error can be considered. However, the error display method is not limited to these methods.
  • the shape data input unit 110 receives information about the finished shape to be processed as a user input operation to the input unit 605 and passes the information to the convergence determination condition determination unit 103, the error display unit 109, and the speed data input unit 111.
  • the speed data input unit 111 receives shape data representing the finished shape to be processed from the shape data input unit 110, and displays the received shape data on the display unit 606. In addition, the speed data input unit 111 receives information about each axis speed for each section of the shape data as a user input operation to the input unit 605, adds the speed data to the shape data, and passes it to the target route determination unit 104.
  • the time constant data input unit 112 receives the time constant of each axis as a user input operation to the input unit 605 and passes it to the target route determination unit 104.
  • the dwell clearance input unit 113 receives the dwell rotation speed and clearance distance at the start and end of the machine operation as user input operations on the input unit 605 and passes them to the target route determination unit 104.
  • the feedforward parameter input unit 114 receives a parameter related to the feedforward process as a user input operation to the input unit 605 and passes it to the command path generation unit 105.
  • the movement command output unit 115 receives the command path created from the command path generation unit 105, creates a machining program for moving the control device based on the command route, and transmits the created machining program to the control device via the communication I / F 609. Output to 700.
  • the command value generation device 101 including the shape data input unit 110, the speed data input unit 111, the time constant data input unit 112, the dwell clearance input unit 113, and the feedforward parameter input unit 114 is taken as an example.
  • the shape data input unit 110, the speed data input unit 111, the time constant data input unit 112, the dwell clearance input unit 113, or the feedforward parameter input unit 114 It is also possible to configure the command value generation device 101 by omitting.
  • FIG. 6 is a diagram showing the configuration of the command response calculation unit.
  • the command response calculation unit 102 includes a control device response calculation unit 201, a control target response calculation unit 202, a control device parameter input unit 203, and a control target model input unit 204.
  • the command response calculation unit 102 uses the control device parameter input unit 203 to receive input from the user regarding the parameters of the control device.
  • the command response calculation unit 102 receives the parameters of the model to be controlled as a user input operation to the input unit 605 using the control target model input unit 204.
  • the command response calculator 102 receives the temporary command path from the command path generator 105, calculates a response path for the temporary command path using the control device response calculator 201 and the control target response calculator 202, and determines the command path.
  • the data is passed to the generation unit 105.
  • the control device response calculation unit 201 receives the control device parameters from the control device parameter input unit 203.
  • the control device response calculation unit 201 receives a temporary command path from the command path generation unit 105.
  • the control device response calculation unit 201 calculates a response indicated by the control device and passes it to the control target response calculation unit 202.
  • the control target response calculation unit 202 receives the parameters of the control target model from the control target model input unit 204.
  • the control target response calculation unit 202 receives a response indicated by the control device from the control device response calculation unit 201.
  • the control target response calculation unit 202 calculates a response path indicated by the control target and passes it to the command path generation unit 105.
  • the control device parameter input unit 203 receives the parameters of the control device as a user input operation to the input unit 605 and passes it to the control device response calculation unit 201.
  • the control target model input unit 204 receives the parameters of the model to be controlled as a user input operation to the input unit 605 and passes it to the control target response calculation unit 202.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of the convergence determination condition determination unit.
  • the convergence determination condition determination unit 103 includes a shape data holding unit 301, a shape data display unit 302, an allowable error input unit 303, a convergence determination number input unit 304, a non-cutting location input unit 305, a convergence determination condition addition unit 306, and a convergence determination condition.
  • An addition instruction unit 307 is provided.
  • the convergence determination condition determination unit 103 receives shape data from the shape data input unit 110 and holds the received shape data in the shape data holding unit 301.
  • the convergence determination condition determination unit 103 receives the target route from the target route determination unit 104 and holds the received target route in the convergence determination condition addition unit 306.
  • the convergence determination condition determination unit 103 displays shape data using the shape data display unit 302.
  • the convergence determination condition determination unit 103 uses the allowable error input unit 303, the convergence determination frequency input unit 304, and the non-cutting location input unit 305 to calculate the allowable error, the convergence determination count, and the non-cutting location information for each part of the shape data. Receive input from the user for at least one of them.
  • the convergence determination condition determination unit 103 creates data in which the convergence condition for each section is added to the target route data using the convergence determination condition addition unit 306 that adds the convergence condition for each section to the target route data. It passes to the route generation unit 105.
  • the convergence determination condition addition instructing unit 307 instructs the convergence determination condition adding unit 306 to start the creation of data in which the convergence condition for each section is added to the target route data.
  • the shape data holding unit 301 receives shape data from the shape data input unit 110 and holds the shape data.
  • the shape data holding unit 301 notifies the convergence determination condition addition instruction unit 307 that the shape data has been received.
  • Shape data to be held is passed to the error input unit 303, the convergence determination number input unit 304, the non-cutting point input unit 305, and the convergence determination condition addition unit 306.
  • the shape data display unit 302 receives the shape data from the shape data holding unit 301 and displays the shape data on the display unit 606.
  • the allowable error input unit 303 receives an allowable error by a user input operation on the input unit 605 for each portion of the shape data displayed by the shape data display unit 302, and holds the input allowable error. Then, when an allowable error input operation is received from the user, the allowable error input unit 303 notifies the convergence determination condition addition instruction unit 307 that the allowable error input operation has been performed, and the convergence determination is performed. An allowable error for each part of the shape data is passed to the condition adding unit 306.
  • the convergence determination number input unit 304 receives an input from the user for the convergence determination number for each portion of the shape data displayed by the shape data display unit 302, and holds the input convergence determination number.
  • the convergence determination number input unit 304 receives an input operation of the convergence determination number from the user, the convergence determination number input unit 304 notifies the convergence determination condition addition instruction unit 307 that the convergence determination number input operation has been performed. Then, the convergence determination condition adding unit 306 is passed the number of times of convergence determination for each part of the shape data.
  • the non-cutting location input unit 305 receives information on whether or not it is a non-cutting location for each part of the shape data displayed by the shape data display unit 302, and holds the input non-cutting location information. . And when the non-cutting location input unit 305 receives an input operation of information on whether or not it is a non-cutting location from the user, the non-cutting location input unit 305 sends information on whether or not it is a non-cutting location to the convergence determination condition addition instruction unit 307. The fact that there has been an input operation is notified, and information on whether or not it is a non-cutting portion for each portion of the shape data is passed to the convergence determination condition adding unit 306.
  • the convergence determination condition adding unit 306 receives the target route from the target route determining unit 104.
  • the convergence determination condition adding unit 306 receives shape data from the shape data holding unit 301.
  • the convergence determination condition adding unit 306 receives an allowable error for each part of the shape data from the allowable error input unit 303.
  • the convergence determination condition adding unit 306 receives the convergence determination number for each part of the shape data from the convergence determination number input unit 304.
  • the convergence determination condition adding unit 306 receives information on whether or not each portion of the shape data is a non-cutting location from the non-cutting location input unit 305.
  • the convergence determination condition adding unit 306 receives the target path, shape data, allowable error for each shape data portion, the number of convergence determinations for each shape data portion, and information on whether or not the portion is a non-cutting portion for each shape data portion. In this case, the convergence determination condition addition instruction unit 307 is notified that each information has been received. In addition, the convergence determination condition adding unit 306 creates data in which the convergence condition for each section is added to the target route data in response to an instruction from the convergence determination condition addition instruction 307, and passes the data to the command route generation unit 105.
  • the convergence determination condition addition instruction unit 307 receives from the convergence determination condition addition unit 306 an allowable error for each target path, shape data, shape data portion, number of convergence determinations for each shape data portion, and non-cutting for each shape data portion. When it is notified that the information has been received for all of the information on whether or not it is a location, an instruction is sent to create data in which the convergence condition for each section is added to the target route data.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration of the target route determination unit.
  • the target route determination unit 104 includes a cross-sectional shape data creation unit 401, a command position interpolation unit 402, and an acceleration / deceleration processing unit 403.
  • the target path determination unit 104 receives the correction target axis information sent from the correction target axis input unit 106 by the acceleration / deceleration processing unit 403.
  • the target route determination unit 104 receives data obtained by adding the velocity data for each part to the shape data sent from the velocity data input unit 111 by the cross-sectional shape data creation unit 401.
  • the target route determination unit 104 receives the time constant sent from the time constant data input unit 112 by the acceleration / deceleration processing unit 403.
  • the target route determination unit 104 receives the dwell rotation number from the dwell rotation number and clearance distance sent from the dwell clearance input unit 113 by the position command interpolation unit 402 and receives the clearance distance by the cross-sectional shape data creation unit 401. .
  • the target route determination unit 104 uses the cross-sectional shape data creation unit 401, the command position interpolation unit 402, and the acceleration / deceleration processing unit 403 to create a target route to be realized by the control target, and passes it to the convergence determination condition determination unit 103.
  • the target route determination unit 104 creates an initial value of a correction route that the command route generation unit 105 uses for command generation, and passes the initial value of the correction route to the command route generation unit 105.
  • the cross-sectional shape data creation unit 401 receives shape data to which each axis velocity data for each section is added from the velocity data input unit 111.
  • the cross-sectional shape data creation unit 401 receives the clearance distance at the start / end of the operation from the dwell clearance input unit 113.
  • the shape data creation unit 401 creates a shape in which the clearance distance is extended at the start / end portions of the shape data.
  • the cross-sectional shape data creation unit 401 creates cross-sectional shape data perpendicular to the Z axis for each interval that the Z axis advances while the C axis rotates once for the created shape, and a position command interpolation unit 402. To pass.
  • the position command interpolation unit 402 receives the dwell speed at the start / end of the operation from the dwell clearance input unit 113. Further, the position command interpolation unit 402 receives the cross-sectional shape data from the cross-sectional shape data creation unit 401. Then, the command position interpolation unit 402 creates a route by interpolating the cross-sectional shape data, adds a route corresponding to the dwell rotation speed to the operation start / end portion of the created route, and obtains a route from the operation start to the operation end. Created and passed to the acceleration / deceleration processing unit 403.
  • the acceleration / deceleration processing unit 403 receives the correction target axis from the correction target axis input unit 106. Further, the acceleration / deceleration processing unit 403 receives the time constant of each axis from the time constant data input unit 112. Further, the acceleration / deceleration processing unit 403 receives a route from the operation start to the operation end from the command position interpolation unit 402, performs acceleration / deceleration processing of the received route, and creates an initial value and a target route of the correction route. The acceleration / deceleration processing unit 403 passes the initial value of the correction route to the command route generation unit 105, and passes the target route to the convergence determination condition determination unit 103.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of the command path generation unit.
  • the command path generation unit 105 includes a target path holding unit 501 with a convergence determination condition, a path comparison unit 502, a response error correction unit 503, a correction path holding unit 504, a feedforward processing unit 505, and a command path holding unit 506.
  • the command route generation unit 105 receives the target route to which the convergence determination condition is added for each section sent from the convergence determination condition determination unit 103 at the target route holding unit with convergence determination condition 501 and receives the target route with the convergence determination condition. It is held in the holding unit 501.
  • the command route generation unit 105 receives the initial value of the correction route sent from the target route determination unit 104 by the correction route holding unit 504 and holds it in the correction route holding unit 504.
  • the command path generation unit 105 receives the correction target axis sent from the correction target axis input unit 106 by the response error correction unit 503.
  • the command path generation unit 105 receives a condition for displaying an error sent from the error display condition input unit 107 by the path comparison unit 502.
  • the command path generation unit 105 receives, from the error display request input unit 108, the notification that the user requested error display by the path comparison unit 502.
  • the command route generation unit 105 takes out the correction route from the correction route holding unit 504, generates a temporary command route using the feedforward processing unit 505, and uses the generated temporary command route as the command route holding unit. Held at 506. Then, the command path generation unit 105 passes the generated temporary command path to the command response calculation unit 102, and the path comparison unit 502 receives a response path to the temporary command path sent from the command response calculation unit 102. The comparator 502 calculates an error between the target route and the response route. Then, the path comparison unit 502 confirms whether the error display condition is satisfied, or whether the error display is requested by the user. If any of the conditions is satisfied, the calculated error is passed to the error display unit 109. .
  • the command path generation unit 105 determines whether the convergence determination condition is satisfied based on the calculated error. If the convergence determination condition is not satisfied, the command path is corrected using the response error correction unit 503, and then the calculation of the response path, the calculation of the error, and the determination whether the convergence determination condition is satisfied are repeated. When the convergence determination condition is satisfied, the route held in the command route holding unit 506 is passed to the movement command output unit 115.
  • the target route holding unit with convergence determination condition 501 receives the target route to which the convergence determination condition is added for each section from the convergence determination condition determination unit 103, holds the target route, and passes the target route to the route comparison unit 502.
  • the route comparison unit 502 receives a response route from the command response calculation unit 102.
  • the path comparison unit 502 receives the error display condition from the error display condition input unit 107.
  • the path comparison unit 502 receives a notification from the error display request input unit 108 that the user has requested error display.
  • the route comparison unit 502 receives the target route from the target route holding unit 501 with a convergence determination condition.
  • the route comparison unit 502 calculates an error between the target route and the response route. Then, the path comparison unit 502 checks whether the error display condition is satisfied or whether the error display is requested by the user. If either of the conditions is satisfied, the calculated error is sent to the error display unit 109. hand over. Further, the path comparison unit 502 determines whether the condition for convergence determination is satisfied based on the calculated error, and notifies the command path holding unit 506 of the determination result.
  • the response error correction unit 503 receives an error between the target route and the response route from the route comparison unit 502.
  • the response error correction unit 503 receives the correction path from the correction path holding unit 504. Further, the response error correction unit 503 receives information on the correction target axis sent from the correction target axis input unit 106.
  • the response error correction unit 503 changes the correction path for the correction target axis based on the error between the target path and the response path, and passes the changed correction path to the correction path holding unit 504.
  • the correction path holding unit 504 receives the initial value of the correction path from the target path determination unit 104, passes the correction path to the response error correction unit 503, receives the changed correction path from the response error correction unit 503, and receives the correction path. And a correction path is passed to the feedforward processing unit 505.
  • the feedforward processing unit 505 receives parameters related to feedforward processing from the feedforward parameter input unit 114.
  • the feedforward processing unit 505 receives the correction path from the correction path holding unit 504.
  • the feedforward processing unit 505 performs feedforward processing on the correction path, and passes the created command path to the command path holding unit 506.
  • the command path holding unit 506 receives the command path from the feedforward processing unit 505.
  • the command path holding unit 506 holds the command path.
  • the command route holding unit 506 passes the command route to the command response calculation unit 102 or the movement command output unit 115 according to the determination result notified from the route comparison unit 502.
  • FIG. 10 is a flowchart showing the flow of command generation processing.
  • each input unit receives an input from a user, and passes the received input to a corresponding processing unit (step S101).
  • the shape data input unit 110 receives finished shape data to be processed, and passes the received shape data to the convergence determination condition determination unit 103, the error display unit 109, and the speed data input unit 111.
  • the shape data can be expressed by a three-dimensional model created by CAD (Computer Aided Design), by a cross-sectional shape parallel to the Z axis given for each predetermined angle of the C axis, An expression by a cross-sectional shape perpendicular to the Z axis given for each predetermined position can be used.
  • CAD Computer Aided Design
  • the method of expressing shape data is not limited to these methods.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing an example of a piston which is one of non-circular workpieces.
  • the piston 80 has a groove 4 for fitting a piston ring or the like between the non-circular machining portions 3.
  • the processing of the groove 4 is performed before or after the processing of the non-circular processing portion 3. Therefore, when the user inputs the finished shape to be processed, it is not necessary to input the shape of the groove 4. Therefore, instead of inputting the shape of the groove 4 as it is, the shape of the groove 4 that smoothly connects the grooves 4 may be input.
  • the user inputs only the shape of the processed part 3 and the shape data input unit 110 interpolates the shape data so as to connect both ends of the place where the shape is not input for the place where the shape is not input. Also good.
  • the correction target axis input unit 106 receives an input from the user regarding the axis to be corrected, and passes it to the target route determination unit 104 and the command route generation unit 105.
  • the error display condition input unit 107 receives an input from the user regarding the condition for displaying the error, and passes it to the command path generation unit 105.
  • the condition for displaying the error described here is, for example, when the number of repetitions of the correction process in the command formation generation unit 105 exceeds a predetermined number, or the error amount between the target path and the response path is equal to or less than a predetermined amount. Or when the convergence criterion is satisfied.
  • the speed data input unit 111 displays the shape data received from the shape data input unit 110, receives input from the user for each axis speed for each section of the shape data, and adds the speed data of each axis to the shape data. And is passed to the target route determination unit 104. Note that the speed data input unit 111 and the shape data input unit 110 are not provided separately, but the speed in each section may be input when the shape data is input to the shape data input unit 110.
  • the time constant data input unit 112 receives an input from the user regarding the time constant of each axis and passes it to the target route determination unit 104.
  • the dwell clearance input unit 113 receives input from the user about the dwell rotation speed and clearance distance at the start and end of the machine operation, and passes them to the target route determination unit 104.
  • the feedforward parameter input unit 114 receives the input from the user regarding the parameters related to the feedforward process, and passes them to the command path generation unit 105.
  • the feedforward amount described here is a correction amount for a delay that can be corrected by calculation among delays caused by a feedback loop of the control system, a correction amount for backlash or lost motion that occurs when the axis is reversed, and the like.
  • the parameters to be input to the feedforward parameter input unit 114 are common to the parameters to be input to the control target model input unit 204 and the parameters to be input to the control device parameter input unit 203 described below. For those, the values input to the control device parameter input unit 203 and the control target model input unit 204 may be read instead of being input by the feedforward parameter input unit 114.
  • the command response calculation unit 102 receives input from the user by using the internal control device parameter input unit 203 and the control target model input unit 204 for the model parameters for calculating the response path.
  • the control device parameter input unit 203 receives an input from the user regarding the parameters of the control device and passes them to the control device response calculation unit 201.
  • the controller parameters described here are parameters set for the numerical controller and servo amplifier. Position feedback gain, speed feedback gain, current feedback gain, inertia and viscosity of the control target, elasticity parameters, inertia, viscosity Resonance frequency and anti-resonance frequency parameters caused by elasticity, backlash and lost motion correction parameters during axis reversal, thermal displacement correction parameters, displacement correction parameters caused by reaction force during machining, various parameters in the control device These are the parameters of the filtering process.
  • a combination of a numerical control device and a servo amplifier is assumed as the control device, but the control device is not limited to this.
  • control target model input unit 204 receives input from the user regarding the parameters of the control target model and passes them to the control target response calculation unit 202.
  • the parameters of the controlled object model described here are parameters for simulating the behavior of the controlled object on the computer, and the resonance frequency and anti-resonance due to the inertia, viscosity, and elasticity of the controlled object, inertia, viscosity, and elasticity. Frequency parameters, backlash and lost motion parameters during axis reversal, thermal displacement parameters, displacement parameters caused by reaction force during machining, sampling time when simulating the behavior of the controlled object on the computer, etc. .
  • the command response calculation unit 102 performs the behavior caused by the inertia of the controlled object, the behavior caused by the viscosity of the controlled object, the behavior caused by the elasticity of the controlled object, the behavior that the controlled object shows when the axis is reversed, and the controlled object is a thermal displacement.
  • the convergence determination condition determination unit 103 holds the shape data received from the shape data input unit 110 in the internal shape data holding unit 301. Then, the convergence determination condition determination unit 103 displays the shape data using the internal shape data display unit 302, and uses the internal tolerance input unit 303, the convergence determination number input unit 304, and the non-cutting point input unit 305. To receive input from the user.
  • the allowable error input unit 303 receives input from the user regarding the allowable error for each part of the shape data displayed by the convergence determination condition determining unit 103, holds the input allowable error, and Is received, the convergence determination condition determination unit 103 is notified of the input.
  • the convergence determination number input unit 304 receives an input from the user for the convergence determination number for each part of the shape data displayed by the convergence determination condition determination unit 103, holds the input convergence determination number, and from the user Is received, the convergence determination condition determining unit 103 is notified that the input has been received.
  • the non-cutting point input unit 305 receives an input from the user as to whether or not it is a non-cutting point for each part of the shape data displayed by the convergence determination condition determination unit 103 having the non-cutting point input unit 305 therein, While holding the input non-cutting portion information and receiving an input from the user, the convergence determination condition determining unit 103 is notified of the input.
  • the non-cutting location described here is, for example, a portion of the groove 4 in the piston 80 described above.
  • the convergence determination condition determining unit 103 may set a non-cutting location for a location where no shape has been input.
  • the tolerance error input unit 303, the convergence determination number input unit 304, and the non-cutting point input unit 305 are not simultaneously received, but the tolerance error input unit 303, the convergence determination number input unit 304 and the non-cutting point input unit 305 may operate separately, and each input unit may display shape data and then receive an input corresponding to each input unit.
  • the method of receiving input from the user by each input unit is limited to the interactive method in which each input unit displays on the screen and the user inputs the input value on the screen as described above. I don't mean.
  • input may be performed by reading a setting file created in advance or placing these files in a predetermined folder.
  • a predetermined value when there is no input for each input unit, a predetermined value may be used.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a shape in which an extended shape corresponding to the clearance is added to both ends of the finished shape to be processed.
  • the cross-sectional shape such as the radius and the displacement amount of the non-circular shape changes in the Z-axis direction.
  • the cross-sectional shape is changed in the Z-axis direction even in the extended portion.
  • the distance necessary for acceleration / deceleration of the Z axis is calculated in advance from the time constant of the Z axis, and the clearance distance is shorter than the distance necessary for acceleration / deceleration of the Z axis. In this case, it is preferable to replace the clearance distance with a distance necessary for acceleration / deceleration of the Z axis.
  • cross-sectional shape data for a shape obtained by adding an extended shape 6 corresponding to the clearance distance to both ends of the finished shape 5
  • the cross-sectional shape data may be replicated by the clearance distance for each interval in which the Z axis moves while the C axis rotates once.
  • the target route determination unit 104 uses the command position interpolation unit 402 and the acceleration / deceleration processing unit 403 provided therein to interpolate the cross-sectional shape data to create a target route to be realized by the control target.
  • the route generation unit 105 also creates an initial value of the correction route used for command generation, passes the target route to the convergence determination condition determination unit 103, and passes the initial value of the correction route to the command route generation unit 105 (step S103).
  • the target route determination unit 104 uses the command position interpolation unit 402 to calculate the Z-axis position and the C-axis position for each cycle in which a command is given to the control device according to the Z-axis speed and the C-axis speed. Thus, the Z axis and C axis movement commands are created. Next, the target route determination unit 104 adds a C-axis movement command corresponding to the dwell rotational speed before and after the created Z-axis position and C-axis position. At this time, the Z-axis movement command during the start dwell and the Z-axis movement command during the end dwell are stopped at the first command position and the last command position of the created Z-axis movement command, respectively.
  • the dwell rotational speed Is preferably replaced with the number of revolutions necessary for acceleration / deceleration of the C-axis. It should be noted that it is determined whether the rotational speed required for acceleration / deceleration of the C-axis is satisfied by comparing the total rotational speed of the dwell rotational speed and the C-axis rotational speed at the clearance portion instead of the comparison with the dwell rotational speed. Also good.
  • the target route determination unit 104 uses the acceleration / deceleration processing unit 403 to calculate a position where acceleration / deceleration processing has been performed on the Z-axis position and the C-axis position.
  • the target route determination unit 104 acquires cross-sectional shape data positioned before and after the Z-axis position after acceleration / deceleration processing, and uses an angle corresponding to the C-axis position after acceleration / deceleration from each of the front and rear cross-sectional shape data.
  • the X-axis position of is calculated.
  • the target route determination unit 104 performs interpolation from each X-axis position calculated from the front and rear sectional shape data based on the relationship between the Z direction position of the front and rear sectional shape data and the Z position after acceleration / deceleration.
  • the X-axis position corresponding to the Z-axis position and the C-axis position after deceleration is obtained.
  • a position fitted with a curve such as a spline may be obtained for the X-axis position calculated from a plurality of front and rear cross-sectional shape data. .
  • the generated interpolation position path is passed to the command path generation unit 105 and the convergence determination condition determination unit 103 as the initial value and target path of the correction path.
  • the command position after performing the acceleration / deceleration process is given to the control device, and the control device assumes that the acceleration / deceleration process is not performed.
  • the command position before the acceleration / deceleration processing may be given to the control device so that the control device performs the acceleration / deceleration processing.
  • the initial value of the correction path passed to the command path generation unit 105 is not the value after the acceleration / deceleration process, but the acceleration / deceleration process. Use previous value.
  • the command position after the acceleration / deceleration process may be used as the target path to be passed to the convergence determination condition determination unit 103 as described above.
  • the control device parameter input unit 203 in the command response calculation unit 102 receives the input of the time constant data, passes it to the control device response calculation unit 201, and transmits the command response calculation unit. 102 simulates acceleration / deceleration processing.
  • the time delay amount due to acceleration / deceleration processing may be different between the Z axis and the C axis, the time delay amount of each axis due to acceleration / deceleration processing is calculated, and the axis with a large time delay In this case, it is preferable to synchronize the Z-axis and the C-axis by starting the operation earlier than the axis having a small time delay by eliminating the time delay difference.
  • the Z axis and the C axis are also the correction target axes, it is considered that the Z axis and the C axis have enough ability to follow the command without performing the acceleration / deceleration process. Only the axis that is not the correction target axis may be used.
  • the convergence determination condition determination unit 103 uses the internal convergence determination condition addition unit 306 to determine the convergence for each part of the finished shape that has been received in advance with respect to the target route received from the target route determination unit 104. Reflecting the conditions, a target route to which a convergence determination condition for each section is added is created and passed to the command route generation unit 105 (step S104).
  • the command path generation unit 105 uses the feedforward processing unit 505 to add the feedforward amount to the command position with respect to the path held in the internal correction path holding unit 504, and creates the generated command The route is held in the internal command route holding unit 506 (step S105).
  • the feedforward amount described here is, as described above, a correction amount for a delay that can be corrected by calculation out of delays due to a feedback loop of the control system, a correction amount for backlash and lost motion that occurs during axis reversal, etc. However, instead of adding these corrections to the command value, these corrections may be performed by processing in the control device.
  • a warning may be displayed to the user when the speed exceeds a predetermined value in preparation for a case where there is an extremely high speed.
  • the command path generation unit 105 passes the generated command path to the command response calculation unit 102 (step S106).
  • the command response calculation unit 102 calculates a response path for the command path received from the command path generation unit 105 using the control device response calculation unit 201 and the control target response calculation unit 202 provided therein, and the command path It passes to the production
  • a model used by the control device response calculation unit 201 for the calculation an actual software configuration of the control device is simulated, and a model in which a cycle in which the control device actually operates is used as a sampling time is actually used. This is suitable for faithfully reproducing the response of the control device.
  • the model used by the control device response calculation unit 201 for calculation is not limited to this configuration. When other models are used, the control device operates internally for each sampling period, and therefore a model expressed in a discrete time system is more preferable than a model expressed in a continuous time system.
  • a model used by the control target response calculation unit 202 for calculation a model in which the relationship between each element of the control target is expressed in a block diagram, a fuzzy model, a model by a neural network, and the like can be considered. Any model that can be expressed with high accuracy is acceptable.
  • the input / output response relationship is obtained by Fourier transform, it can be applied only when the frequency is constant and the same operation pattern is repeated. Therefore, it is preferable to use a model expressed in the time domain or the variable domain that can restore the time response.
  • the model used by the control target response calculation unit 202 for the calculation is a model that expresses the relationship between each element to be controlled by a block diagram and calculates a response in a discrete time system. It is assumed that the control device outputs a current command.
  • the command route generation unit 105 uses the internal route comparison unit 502, the target route held in the internal target route holding unit 501 with the convergence determination condition, and the response route received from the command response calculation unit 102 The error is calculated. If the error display condition set in advance includes a condition that the convergence determination condition is satisfied, it is temporarily determined whether the convergence determination condition is satisfied (step S108).
  • the path comparison unit 502 calculates the error, it is preferable to consider a time delay or a phase difference between the target path and the response path.
  • FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the axis position and time.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a relationship between a target path and a path obtained by shifting the response path by a time delay. Specifically, as shown in FIG. 13, when a time delay 9 between the target path 7 and the response path 8 is plotted when the time change of the position is plotted for each axis, the error is evaluated. As shown in FIG. 14, the path 10 obtained by shifting the response path 8 by a time delay 9 is compared with the target path 7.
  • the correction target axis is designated by the correction target axis input unit 106
  • the time delay for the axis that is not the correction target axis is not eliminated, so even if the time delay of the correction target axis is eliminated, the correction target axis And a phase difference occurs between the axis that is not the correction target. Therefore, when the correction target axis is designated by the correction target axis input unit 106, the time delay 9 for the axis that is not the correction target is also calculated, and after calculating the time delay 9 for the correction target axis, the correction target axis is calculated. It is better to subtract the time delay 9 of the axis that is not.
  • the synchronization between the C axis and the X axis is important. Therefore, when the C axis is not the correction target axis, the C axis is processed as described above. It is preferable to eliminate the phase difference between the axis and the X axis. In this case, if the Z axis is also a correction target axis, it is more preferable to eliminate the phase difference between the C axis and the Z axis. Further, in the processing inside the command value generation device, the position of the C-axis is accumulated without being reset every rotation. Therefore, in the non-circular machining targeted in the present embodiment, the C-axis position is monotonous.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating the phase difference between the target path and the response path when the position of the correction target axis corresponding to the C-axis position is plotted.
  • the correction is performed with respect to the C-axis by considering the phase difference 13 between the target path 11 and the response path 12 when the position of the correction target axis corresponding to the C-axis position is plotted.
  • the phase difference from the target axis may be eliminated.
  • Step S109 it is determined whether the command path generation unit 105 receives an error display request from the error display request input unit 108 or satisfies a previously input error display condition.
  • Step S109 If neither condition is satisfied (No at Step S109), the process proceeds to Step S112 described later.
  • step S109 When any of the conditions is satisfied (step S109 / Yes), the command path generation unit 105 passes the error calculated by the internal path comparison unit 502 to the error display unit 109, and the error display unit 109 The error received from the generation unit 105 is displayed (step S110).
  • the convergence determination condition determination unit 103 confirms whether the user has made a change input of the convergence determination condition. If there is a change input, the command route generation unit 105 determines the target route to which the convergence determination condition after the change is added. (Step S111).
  • the command path generation unit 105 determines whether the conditions for convergence determination are satisfied using the internal path comparison unit 502 (step S112).
  • step S112 When it is determined in step S112 that the condition for convergence determination is satisfied, if it is determined that the condition is not satisfied (step S112 / No), the command path generation unit 105 uses the internal response error correction unit 503. Then, the correction route held in the correction route holding unit 504 is changed (step S113).
  • the response error correction unit 503 receives the correction path from the correction path holding unit 504, receives the error of each axis in each command from the path comparison unit 502, and each command of the correction path for each axis. Subtract the error from the position at. At this time, however, error subtraction is not performed for the axis that is not the correction target axis. Then, the response error correction unit 503 stores the changed correction path in the correction path holding unit 504. It should be noted that when subtracting the error, it is preferable to consider the phase difference of each axis as in the case of calculating the error in step S108.
  • the error of the phase difference destination may be subtracted from each command.
  • the phase difference in the plane between the C axis position and the correction target axis position may be taken into consideration, as in step S108.
  • step S105 feedforward processing is performed.
  • step S112 When it is determined in step S112 that the condition for convergence determination is satisfied, if it is determined that the condition is satisfied (step S112 / Yes), the command path generation unit 105 is held in the internal command path holding unit 506. The command path is passed to the movement command output unit 115 (step S114).
  • the movement command output unit 115 creates and outputs a machining program based on the received command path (step S115).
  • the command response calculation unit 102 is used to calculate a response to be controlled based on a model on a computer.
  • a command can be generated even in machining with a change in motion pattern, such as machining for a non-circular shape whose shape changes.
  • the command can be generated more stably and with higher accuracy than in the prior art.
  • the accuracy can be set for each part of the finished shape by the convergence determination condition determination unit 103, the tolerance is reduced and the number of convergence determinations is increased at a location where accuracy is required, and accuracy is not required.
  • the convergence determination condition is satisfied regardless of the error at the location, it is possible to reduce the time required for command generation while ensuring the accuracy at the location where accuracy is required.
  • the correction target axis can be specified by the correction target axis input unit 106, it is possible to specify an axis that has high responsiveness and is easy to exert a fine correction effect for realizing a given target path. Thus, the time required for command generation can be shortened and the accuracy during actual machining can be improved.
  • the error display unit 109 is used to check the error between the response path and the target path, and the convergence determination condition determination unit 103 can be used to change the convergence determination condition, accuracy is not required.
  • the error between the response path and the target path is large at a location, it is possible to reduce the convergence determination condition and reduce the time required for command generation.
  • the convergence judgment condition is originally set at a point where accuracy is required, the convergence judgment condition can be corrected in the middle, so there is no need to restart command generation from the beginning. The command generation time can be shortened.
  • finished shape data to be processed is used to determine a target route, but the present invention is not limited to this, and the route itself may be input.
  • the acceleration / deceleration process may be performed on the path received by the target path determination unit 104, and the path after the acceleration / deceleration process may be used as the initial value and the target path of the correction path.
  • the change of the convergence determination condition is received only when the error is displayed.
  • the present invention is not limited to this, regardless of whether or not the error is displayed. You may make it receive the change of convergence determination conditions.
  • the cut amount may increase depending on the shape of the material, but in that case, the input finished shape
  • a command to gradually process by multiple incisions may be created.
  • machining with a non-circular shape is assumed, but the present invention is not limited to this, and commands for other parts machining, die machining, etc. may be generated.
  • a route created using an application such as CAM (Computer Aided Manufacturing) may be input as described above.
  • the command value generation device is useful in that it can cope with machining with changing operation patterns and can stably generate commands.

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Abstract

指令経路が与えられた時に制御対象が実際に動作する応答経路を、計算機上のモデルに基づき予測演算する指令応答演算部（１０２）と、制御対象が動作する目標経路を決定する目標経路決定部（１０４）と、指令応答演算部（１０２）に仮の指令経路を与えた時に得られる仮指令の応答経路と、目標経路とに基づき、仮の指令経路を再生成する指令経路生成部（１０５）と、仮指令の応答経路と目標経路との誤差が収束したかの判定処理に用いる収束判定条件を決定する収束判定条件決定部（１０３）と、収束判定条件に基づいて、判定処理を行う経路比較部とを備え、経路比較部が収束判定条件を満たすと判定するまで、仮の指令経路の再生成と仮指令の応答経路の算出とを繰り返し、経路比較部が収束判定条件を満たすと判定した場合に、仮の指令経路を、制御対象を動作させるための指令経路として制御対象を制御する制御装置（７００）へ出力する。

Description

指令値生成装置
　本発明は、駆動系を持つ機械の指令値を生成する装置、特に、ＮＣ工作機械の指令値を生成する装置に関する。
　従来から、制御対象の特性に起因する応答遅れなどの誤差を解消するため、制御対象の応答結果が目標とする軌跡を実現するように補正した指令を生成する技術が使われてきた。特に、非真円形状を切削加工や旋削加工する分野において、高速かつ高精度な加工を実現するため、工具の指令位置を補正する技術が用いられている。そのような技術は、例えば、特許文献１～３に開示されている。
　特許文献１には、所望するカムプロフィールに応じ予め記憶した主軸回転角と砥石車送り量との関係を示す制御データに基づき、複数回の研削加工動作でカム面を所望カムプロフィールに加工するカム研削盤において、制御データにおける砥石車送り量と実際の研削加工動作時における砥石車送り量との差を求め、この差に基づき次回の研削加工動作で使用する制御データを補正する技術が開示されている。
　特許文献２には、加工物の回転に同期した工具の移動を制御して非真円形状を加工する装置における加工誤差を補正する場合、工具の目標位置に等しいか近似した指令位置に従って工具を移動させたときの位置を検出し、目標位置と検出位置との振幅比、位相差及びオフセット差のうち少なくとも振幅比及び位相差を求め、指令位置を振幅比に基づいて拡大／縮小する処理、位相差に基づいて位相シフトする処理及び指令位置のオフセットをオフセット差に基づいて変更する処理のうち少なくとも拡大／縮小処理及び位相シフト処理をして補正指令位置を求める技術が開示されている。
　特許文献３には、加工工具が非真円形加工物を装架する主軸の角度に従い該当するデータの位置へ移動するよう制御されて主軸回転に同期して加工工具の送り位置を制御するようにした非真円形工作物制御方法において、加工工具を位置決め制御運転するための目標入力位置データをフーリエ変換して第１の目標入力位置フーリエ変換データを求め、加工工具を位置決め制御運転して得られる実際の移動量を実移動量データとして検出し、検出される実移動量データをフーリエ変換して第１の実移動量フーリエ変換データを求め、第１の目標入力位置フーリエ変換データと第１の実移動量フーリエ変換データとの比である伝達関数を算出し、伝達関数により第１の目標入力位置フーリエ変換データを補正した第２の補正目標入力位置フーリエ変換データを算出し、この第２の補正目標入力位置フーリエ変換データを逆フーリエ変換して新たな第２の目標入力位置データを求め、この第２の目標入力位置データを用いて得られる第２の目標位置データをフーリエ変換して第２の目標位置フーリエ変換データと第２の実移動量データをフーリエ変換して第２の実移動量フーリエ変換データとの比である伝達関数を繰り返して求め、伝達関数により第１の目標入力位置フーリエ変換データを補正して新たな第３の目標入力位置フーリエ変換データを算出し、この第３の目標入力位置フーリエ変換データを逆フーリエ変換して得られる新たな第３の目標入力位置データを用いて運転制御する技術が開示されている。
特許第２６９２３７２号公報 特許第３０２１１５６号公報 特許第３３３５７１４号公報
　しかしながら、上記特許文献１～３に開示される従来の技術は、同一の動作パターンを繰り返す場合にしか適用できないという問題があった。特許文献１は、制御データにおける砥石車送り量と実際の研削加工動作時における砥石車送り量との差を求め、この差に基づき次回の研削加工動作で使用する制御データを補正するものであり、同一の動作パターンを繰り返す場合にしか適用できない。特許文献２は、振幅比を補正するため、同一の動作パターンを繰り返すことを前提としている。特許文献３は、フーリエ変換と伝達関数による周波数領域での補正であり、周波数が一定であるような同一の動作パターンを繰り返す場合にしか適用できない。しかし、機械部品の中には、部品の長手方向の位置に沿って楕円率が徐々に変化していく非真円形状を持ったものも存在し、そのような部品では、断面形状の変化に従い動作パターンも変化するため、特許文献１～３に開示される技術を適用することはできない。
　また、特許文献１～３に開示される技術は、実際の機械動作結果を補正に利用しているが、実際の機械動作結果には、制御対象の特性に起因する再現性のある誤差と、外部の環境変化に起因する再現性のない誤差とが混在し、本来補正したい制御対象の特性に起因する再現性のある誤差のみを得ることができないことも問題となる。これにより、外部の環境変化に起因する再現性のない誤差による誤った補正を加えてしまう可能性があり、また、指令に対する応答遅れに対応する位相差の推定を誤る可能性もある。さらに、再現性のない誤差に基づく誤った補正が加わると、次回以降の実移動位置に影響を与えるため、補正を繰り返して目標位置との誤差を小さくしていく繰り返し学習における収束が不安定になる可能性もある。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、動作パターンの変化する加工に対応でき、かつ、安定して指令値を生成できる指令値生成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、指令経路が与えられた時に制御対象が実際に動作する応答経路を、計算機上のモデルに基づき予測演算する指令応答演算部と、制御対象が動作する目標経路を決定する目標経路決定部と、指令応答演算部に仮の指令経路を与えた時に得られる仮指令の応答経路と、目標経路との誤差が現在値よりも小さい値となるように、仮の指令経路を再生成する指令経路生成部と、仮指令の応答経路と目標経路との誤差が収束したかの判定処理に用いる収束判定条件を決定する収束判定条件決定部と、収束判定条件に基づいて、判定処理を行う経路比較部とを備え、経路比較部が収束判定条件を満たすと判定するまで、指令経路生成部による仮の指令経路の再生成と、指令応答演算部による仮指令の応答経路の算出とを繰り返し、経路比較部が収束判定条件を満たすと判定した場合に、仮の指令経路を、制御対象を動作させるための指令経路として制御対象を制御する制御装置へ出力することを特徴とする。
　本発明にかかる指令値生成装置は、動作パターンの変化する加工に対応でき、かつ、安定して指令値を生成できるという効果を奏する。
図１は、素材側に旋削主軸が存在し、工具側に旋削主軸の回転中心軸と平行な直進軸と垂直な直進軸とが存在する機械の構成を示す図である。 図２は、本発明の実施の形態に係る指令値生成装置の使用状態を示す図である。 図３は、指令値生成ソフトウェアを実行するコンピュータのハードウェア構成を示す図である。 図４は、指令値生成装置として機能しているコンピュータを示す図である。 図５は、本発明にかかる指令値生成装置の実施の形態の機能構成を示す図である。 図６は、指令応答演算部の構成を示す図である。 図７は、収束判定条件決定部の構成を示す図である。 図８は、目標経路決定部の構成を示す図である。 図９は、指令経路生成部の構成を示す図である。 図１０は、指令生成処理の流れを示すフローチャートである。 図１１は、非真円形状の加工物の一つであるピストンの一例を示す断面図である。 図１２は、仕上がり形状の両端にクリアランス分の延長形状を付加した形状の一例を示す図である。 図１３は、軸の位置と時間との関係を示す図である。 図１４は、応答経路を時間遅れずらした経路と目標経路との関係を示す図である。 図１５は、Ｃ軸位置に対応する補正対象軸の位置をプロットした場合の目標経路と応答経路との位相差を示す図である。
　以下に、本発明にかかる指令値生成装置の実施の形態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．
　実施の形態では、非真円形状の加工において、素材側に旋削主軸が存在し、工具側に旋削主軸の回転中心軸と平行な直進軸と垂直な直進軸とが存在する機械を制御対象として想定して説明を行うが、機械の構成をこの形式に限定するものではない。図１は、素材１側に旋削主軸が存在し、工具２側に旋削主軸の回転中心軸と平行な直進軸と垂直な直進軸とが存在する機械の構成を示す図である。ここで、旋削主軸にＣ軸、旋削主軸の回転中心軸と平行な直進軸にＺ軸、旋削主軸の回転中心軸と垂直な直進軸にＸ軸という軸名称が設定されているものとする。
　図２は、本発明の実施の形態に係る指令値生成装置の使用状態を示す図である。指令値生成装置１０１は、制御対象を制御する制御装置７００に出力する指令値を生成する装置であり、汎用のコンピュータに指令値生成ソフトウェアをインストールすることによって構成される。図３は、指令値生成ソフトウェアを実行するコンピュータのハードウェア構成を示す図である。コンピュータ６００は、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）６０１、ＲＡＭ（Random　Access　Memory）６０２、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）６０３、記憶部６０４、入力部６０５、表示部６０６及び通信Ｉ／Ｆ（Interface）６０９を有する。
　ＣＰＵ６０１は、指令値生成ソフトウェアを実行する演算装置である。ＲＡＭ６０２は、ＣＰＵ６０１がプログラムを実行する際に用いるワークエリアである。ＲＯＭ６０３は、コンピュータ６００の起動時にＣＰＵ６０１が実行するプログラム（具体的には、Initial　Program　Loader（ＩＰＬ）等）を不揮発に記憶する。記憶部６０４は、情報を不揮発に記憶する装置であり、ハードディスクドライブ（Hard　Disk　Drive）やソリッドステートドライブ（Solid　State　Drive）などを適用可能である。入力部６０５は、ユーザが情報を入力するためのユーザインタフェースであり、マウスやタッチパネル等のポインティングデバイスやキーボードなどを適用可能である。表示部６０６は、情報を表示する装置であり、ＬＣＤ（Liquid　Crystal　Display）やＯＬＥＤ（Organic　Light　Emitting　Display）などを適用可能である。通信Ｉ／Ｆ６０９は、制御装置７００と通信するためのインタフェースである。
　コンピュータ６００にインストールされた指令値生成ソフトウェアは、記憶部６０４に格納される。記憶部６０４に格納された指令値生成ソフトウェア６０７をＣＰＵ６０１が読み出して実行することにより、コンピュータ６００は指令値生成装置１０１として機能している状態となる。図４は、指令値生成装置として機能しているコンピュータを示す図である。指令値生成装置１０１は、ＣＰＵ６０１上で指令値生成プログラム６０８が動作している。
　図５は、本発明にかかる指令値生成装置の実施の形態の機能構成を示す図である。指令値生成装置１０１は、指令応答演算部１０２、収束判定条件決定部１０３、目標経路決定部１０４、指令経路生成部１０５、補正対象軸入力部１０６、誤差表示条件入力部１０７、誤差表示要求入力部１０８及び誤差表示部１０９を備える。また、指令値生成装置１０１は、形状データ入力部１１０、速度データ入力部１１１、時定数データ入力部１１２、ドゥエル・クリアランス入力部１１３及びフィードフォーワードパラメータ入力部１１４から入力を受け取り、作成した指令経路を移動指令出力部１１５に渡す。なお、指令生成処理の流れの詳細については後述する。
　指令応答演算部１０２は、指令経路生成部１０５から仮の指令経路を受け取り、仮の指令経路に対する応答経路を演算し、算出した応答経路を指令経路生成部１０５に渡す。なお、指令応答演算部１０２の詳細な構造については後述する。
　収束判定条件決定部１０３は、目標経路決定部１０４から目標経路を受け取る。また、収束判定条件決定部１０３は、形状データ入力部１１０から加工対象の仕上がり形状を表現する形状データを受け取る。収束判定条件決定部１０３は、目標経路に収束判定条件を付加して、指令経路生成部１０５に渡す。なお、収束判定条件決定部１０３の詳細な構造については後述する。
　目標経路決定部１０４は、補正対象軸入力部１０６から補正対象軸を受け取る。また、目標経路決定部１０４は、速度データ入力部１１１から形状の部分ごとの速度データが付加された形状データを受け取る。また、目標経路決定部１０４は、時定数データ入力部１１２から各軸の時定数を受け取る。また、目標経路決定部１０４は、ドゥエル・クリアランス入力部１１３から動作開始・終了時のドゥエル回転数及びクリアランス距離を受け取る。目標経路決定部１０４は、制御対象が実現すべき目標経路を作成する。また、目標経路決定部１０４は、指令経路生成部１０５が指令生成に利用する補正経路の初期値を作成し、目標経路を収束判定条件決定部１０３に渡し、補正経路の初期値を指令経路生成部１０５に渡す。なお、目標経路決定部１０４の詳細な構造については後述する。
　指令経路生成部１０５は、収束判定条件決定部１０３から収束判定条件の付加された目標経路を受け取る。指令経路生成部１０５は、目標経路決定部１０４から補正経路の初期値を受け取る。指令経路生成部１０５は、補正対象軸入力部１０６から補正対象軸を受け取る。指令経路生成部１０５は、誤差表示条件入力部１０７から誤差を表示する条件を受け取る。指令経路生成部１０５は、誤差表示要求入力部１０８からユーザにより誤差表示が要求されたという通知を受け取る。
　指令経路生成部１０５は、フィードフォーワードパラメータ入力部１１４からフィードフォーワード処理に関わるパラメータを受け取る。そして、指令経路生成部１０５は、仮の指令経路を生成し、指令応答演算部１０２に仮の指令経路を渡す。指令経路生成部１０５は、仮の指令経路に対する応答経路を指令応答演算部１０２から受け取り、目標経路と応答経路との誤差を算出する。そして、指令経路生成部１０５は、誤差表示条件を満たしているか、又は、ユーザにより誤差表示が要求されているかを確認し、いずれかの条件を満たす場合は、誤差表示部１０９に算出した誤差を渡す。また、指令経路生成部１０５は、算出した誤差に基づき、収束判定条件を満たしているかを判定する。収束判定条件を満たさない場合は、指令経路を補正した上で、応答経路の算出と誤差の算出及び収束判定条件を満たすかの判定を繰り返す。収束判定条件を満たす場合は、移動指令出力部１１５に作成した指令経路を渡す。なお、指令経路生成部１０５の詳細な構造については後述する。
　補正対象軸入力部１０６は、補正対象とする軸についての情報を、入力部６０５に対するユーザの入力操作として受け取り、目標経路決定部１０４と指令経路生成部１０５とに渡す。すなわち、本実施の形態では、指令経路が複数の軸成分を含むため、補正対象軸入力部１０６は、補正対象とする指令経路の軸成分を示す補正対象軸を入力部６０５に対するユーザの入力操作として受け取り、目標経路決定部１０４と指令経路生成部１０５とに渡す。なお、図１に示す装置において非真円形状加工を行うためには、Ｘ軸の指令値を補正することは必須である。このため、補正対象軸入力部１０６は、Ｃ軸及びＺ軸についてのみ補正対象軸か否かの入力を受け取り、Ｘ軸については必ず補正対象軸とするようにしても良い。
　誤差表示条件入力部１０７は、誤差を表示する条件についての情報を入力部６０５に対するユーザの入力操作として受け取り、指令経路生成部１０５に渡す。
　誤差表示要求入力部１０８は、ユーザが誤差を表示したい任意のタイミングで、誤差を表示するための入力部であり、入力部６０５を介してユーザから誤差表示要求が入力された場合に、誤差表示要求を指令経路生成部１０５に渡す。
　誤差表示部１０９は、指令経路生成部１０５から目標経路と応答経路との誤差と、目標経路と、応答経路とを受け取る。誤差表示部１０９は、形状データ入力部１１０から加工対象の仕上がり形状を表現する形状データを受け取る。誤差表示部１０９は、目標経路と応答経路との誤差、目標経路、応答経路及び形状データ上での誤差のうち少なくとも一つを表示部６０６に表示する。誤差の表示方法としては、任意の軸又は時間を基準としてグラフ表示する方法、目標経路や応答経路や形状データに誤差を重ね合わせて表示する方法、目標経路や応答経路や形状データを表示する際に誤差の大きさに応じて色分けする方法などが考えられる。ただし、誤差の表示方法はこれらの方法に限定されることはない。
　形状データ入力部１１０は、加工対象の仕上がり形状についての情報を入力部６０５に対するユーザの入力操作として受け取り、収束判定条件決定部１０３、誤差表示部１０９及び速度データ入力部１１１に渡す。
　速度データ入力部１１１は、形状データ入力部１１０から加工対象の仕上がり形状を表現する形状データを受け取り、受け取った形状データを表示部６０６に表示する。また、速度データ入力部１１１は、形状データの区間ごとの各軸速度についての情報を入力部６０５に対するユーザの入力操作として受け取り、形状データに速度データを付加して目標経路決定部１０４に渡す。
　時定数データ入力部１１２は、各軸の時定数を入力部６０５に対するユーザの入力操作として受け取り、目標経路決定部１０４に渡す。
　ドゥエル・クリアランス入力部１１３は、機械の動作開始・終了時それぞれのドゥエル回転数及びクリアランス距離を、入力部６０５に対するユーザの入力操作として受け取り、目標経路決定部１０４に渡す。
　フィードフォーワードパラメータ入力部１１４は、フィードフォーワード処理に関わるパラメータを入力部６０５に対するユーザの入力操作として受け取り、指令経路生成部１０５に渡す。
　移動指令出力部１１５は、指令経路生成部１０５から作成した指令経路を受け取り、指令経路を基に、制御装置を動かすための加工プログラムを作成し、作成した加工プログラムを通信Ｉ／Ｆ６０９を通じて制御装置７００へ出力する。
　なお、ここでは、形状データ入力部１１０、速度データ入力部１１１、時定数データ入力部１１２、ドゥエル・クリアランス入力部１１３及びフィードフォーワードパラメータ入力部１１４を備えた指令値生成装置１０１を例とするが、予め保存されているデータを読み出すように構成することにより、形状データ入力部１１０、速度データ入力部１１１、時定数データ入力部１１２、ドゥエル・クリアランス入力部１１３又はフィードフォーワードパラメータ入力部１１４を省略して指令値生成装置１０１を構成することも可能である。
　図６は、指令応答演算部の構成を示す図である。指令応答演算部１０２は、制御装置応答演算部２０１、制御対象応答演算部２０２、制御装置パラメータ入力部２０３及び制御対象モデル入力部２０４を備える。指令応答演算部１０２は、制御装置パラメータ入力部２０３を用いて、制御装置のパラメータについてユーザからの入力を受け取る。指令応答演算部１０２は、制御対象モデル入力部２０４を用いて、制御対象のモデルのパラメータを入力部６０５に対するユーザの入力操作として受け取る。指令応答演算部１０２は、指令経路生成部１０５から仮の指令経路を受け取り、制御装置応答演算部２０１及び制御対象応答演算部２０２を用いて、仮の指令経路に対する応答経路を算出し、指令経路生成部１０５に渡す。
　制御装置応答演算部２０１は、制御装置パラメータ入力部２０３から、制御装置のパラメータを受け取る。制御装置応答演算部２０１は、指令経路生成部１０５から仮の指令経路を受け取る。制御装置応答演算部２０１は、制御装置が示す応答を算出し、制御対象応答演算部２０２に渡す。
　制御対象応答演算部２０２は、制御対象モデル入力部２０４から、制御対象のモデルのパラメータを受け取る。制御対象応答演算部２０２は、制御装置応答演算部２０１から制御装置が示す応答を受け取る。制御対象応答演算部２０２は、制御対象が示す応答経路を算出し、指令経路生成部１０５に渡す。
　制御装置パラメータ入力部２０３は、制御装置のパラメータを入力部６０５に対するユーザの入力操作として受け取り、制御装置応答演算部２０１に渡す。
　制御対象モデル入力部２０４は、制御対象のモデルのパラメータを入力部６０５に対するユーザの入力操作として受け取り、制御対象応答演算部２０２に渡す。
　図７は、収束判定条件決定部の構成を示す図である。収束判定条件決定部１０３は、形状データ保持部３０１、形状データ表示部３０２、許容誤差入力部３０３、収束判定回数入力部３０４、非切削箇所入力部３０５、収束判定条件付加部３０６及び収束判定条件付加指示部３０７を備える。収束判定条件決定部１０３は、形状データ入力部１１０から形状データを受け取り、受け取った形状データを形状データ保持部３０１に保持する。収束判定条件決定部１０３は、目標経路決定部１０４から目標経路を受け取り、受け取った目標経路を収束判定条件付加部３０６に保持する。そして、収束判定条件決定部１０３は、形状データ表示部３０２を用いて形状データを表示する。収束判定条件決定部１０３は、許容誤差入力部３０３、収束判定回数入力部３０４及び非切削箇所入力部３０５を用いて、形状データの部分ごとに、許容誤差、収束判定回数及び非切削箇所情報のうち少なくとも一つについてユーザからの入力を受け取る。そして、収束判定条件決定部１０３は、目標経路データに区間ごとの収束条件を付加した収束判定条件付加部３０６を用いて、目標経路データに区間ごとの収束条件を付加したデータを作成し、指令経路生成部１０５に渡す。収束判定条件付加指示部３０７は、収束判定条件付加部３０６に対し、目標経路データに区間ごとの収束条件を付加したデータの作成を開始するタイミングを指示する。
　形状データ保持部３０１は、形状データ入力部１１０から形状データを受け取り、形状データを保持する。形状データ保持部３０１は、形状データ入力部１１０から形状データを受け取った場合には、収束判定条件付加指示部３０７に対して、形状データを受け取ったことを通知し、形状データ表示部３０２、許容誤差入力部３０３、収束判定回数入力部３０４、非切削箇所入力部３０５及び収束判定条件付加部３０６に保持する形状データを渡す。
　形状データ表示部３０２は、形状データ保持部３０１から形状データを受け取り、表示部６０６に形状データを表示する。
　許容誤差入力部３０３は、形状データ表示部３０２が表示した形状データの部分ごとに、許容誤差を入力部６０５に対するユーザの入力操作によって受け取り、入力された許容誤差を保持する。そして、許容誤差入力部３０３は、ユーザからの許容誤差の入力操作を受け付けた場合には、収束判定条件付加指示部３０７に対して、許容誤差の入力操作があったことを通知し、収束判定条件付加部３０６に形状データの部分ごとの許容誤差を渡す。
　収束判定回数入力部３０４は、形状データ表示部３０２が表示した形状データの部分ごとに、収束判定回数についてユーザからの入力を受け取り、入力された収束判定回数を保持する。そして、収束判定回数入力部３０４は、ユーザからの収束判定回数の入力操作を受け付けた場合には、収束判定条件付加指示部３０７に対して、収束判定回数の入力操作があったことを通知し、収束判定条件付加部３０６に形状データの部分ごとの収束判定回数を渡す。
　非切削箇所入力部３０５は、形状データ表示部３０２が表示した形状データの部分ごとに、非切削箇所か否かの情報をユーザからの入力操作により受け取り、入力された非切削箇所情報を保持する。そして、非切削箇所入力部３０５は、ユーザから非切削箇所か否かの情報の入力操作を受け付けた場合には、収束判定条件付加指示部３０７に対して、非切削箇所か否かの情報の入力操作があったことを通知し、収束判定条件付加部３０６に形状データの部分ごとの非切削箇所か否かの情報を渡す。
　収束判定条件付加部３０６は、目標経路決定部１０４から目標経路を受け取る。収束判定条件付加部３０６は、形状データ保持部３０１から形状データを受け取る。収束判定条件付加部３０６は、許容誤差入力部３０３から形状データの部分ごとの許容誤差を受け取る。収束判定条件付加部３０６は、収束判定回数入力部３０４から形状データの部分ごとの収束判定回数を受け取る。収束判定条件付加部３０６は、非切削箇所入力部３０５から形状データの部分ごとの非切削箇所か否かの情報を受け取る。収束判定条件付加部３０６は、目標経路、形状データ、形状データの部分ごとの許容誤差、形状データの部分ごとの収束判定回数、形状データの部分ごとの非切削箇所か否かの情報を受け取った場合には、収束判定条件付加指示部３０７に対して、各情報を受け取ったことを通知する。また、収束判定条件付加部３０６は、収束判定条件付加指示３０７からの指示に応じて目標経路データに区間ごとの収束条件を付加したデータを作成し、指令経路生成部１０５に渡す。
　収束判定条件付加指示部３０７は、収束判定条件付加部３０６から、目標経路、形状データ、形状データの部分ごとの許容誤差、形状データの部分ごとの収束判定回数、形状データの部分ごとの非切削箇所か否かの情報の全てについて、情報を受け取ったことを通知されると、目標経路データに区間ごとの収束条件を付加したデータを作成するように指示を送る。
　図８は、目標経路決定部の構成を示す図である。目標経路決定部１０４は、断面形状データ作成部４０１、指令位置補間部４０２及び加減速処理部４０３を備える。目標経路決定部１０４は、補正対象軸入力部１０６から送られてくる補正対象軸の情報を加減速処理部４０３で受け取る。目標経路決定部１０４は、速度データ入力部１１１から送られてくる形状データに部分ごとの速度データを付加したデータを断面形状データ作成部４０１で受け取る。目標経路決定部１０４は、時定数データ入力部１１２から送られてくる時定数を加減速処理部４０３で受け取る。目標経路決定部１０４は、ドゥエル・クリアランス入力部１１３から送られてくるドゥエル回転数及びクリアランス距離のうち、ドゥエル回転数を位置指令補間部４０２で受け取り、クリアランス距離を断面形状データ作成部４０１で受け取る。目標経路決定部１０４は、断面形状データ作成部４０１、指令位置補間部４０２及び加減速処理部４０３を用いて、制御対象が実現すべき目標経路を作成し、収束判定条件決定部１０３に渡す。また、目標経路決定部１０４は、指令経路生成部１０５が指令生成に利用する補正経路の初期値を作成し、補正経路の初期値を指令経路生成部１０５に渡す。
　断面形状データ作成部４０１は、速度データ入力部１１１から区間ごとの各軸速度データが付加された形状データを受け取る。断面形状データ作成部４０１は、ドゥエル・クリアランス入力部１１３から動作開始・終了時のクリアランス距離を受け取る。形状データ作成部４０１は、形状データの開始・終了部分をクリアランス距離延長した形状を作成する。そして、断面形状データ作成部４０１は、作成した形状に対して、Ｃ軸が１回転する間にＺ軸が進む間隔ごとに、Ｚ軸に垂直な断面形状データを作成し、位置指令補間部４０２に渡す。
　位置指令補間部４０２は、ドゥエル・クリアランス入力部１１３から動作開始・終了時のドゥエル回転数を受け取る。また、位置指令補間部４０２は、断面形状データ作成部４０１から断面形状データを受け取る。そして、指令位置補間部４０２は、断面形状データを補間して経路を作成し、作成した経路の動作開始・終了部分にドゥエル回転数分の経路を追加して動作開始から動作終了までの経路を作成し、加減速処理部４０３に渡す。
　加減速処理部４０３は、補正対象軸入力部１０６から補正対象軸を受け取る。また、加減速処理部４０３は、時定数データ入力部１１２から各軸の時定数を受け取る。さらに、加減速処理部４０３は、動作開始から動作終了までの経路を指令位置補間部４０２から受け取り、受け取った経路の加減速処理をして、補正経路の初期値と目標経路とを作成する。加減速処理部４０３は、補正経路の初期値を指令経路生成部１０５に渡し、目標経路を収束判定条件決定部１０３に渡す。
　図９は、指令経路生成部の構成を示す図である。指令経路生成部１０５は、収束判定条件付目標経路保持部５０１、経路比較部５０２、応答誤差補正部５０３、補正経路保持部５０４、フィードフォーワード処理部５０５及び指令経路保持部５０６を備える。指令経路生成部１０５は、収束判定条件決定部１０３から送られてくる区間ごとに収束判定条件が付加された目標経路を、収束判定条件付目標経路保持部５０１で受け取り、収束判定条件付目標経路保持部５０１に保持する。指令経路生成部１０５は、目標経路決定部１０４から送られてくる補正経路の初期値を補正経路保持部５０４で受け取り、補正経路保持部５０４に保持する。指令経路生成部１０５は、補正対象軸入力部１０６から送られてくる補正対象軸を応答誤差補正部５０３で受け取る。指令経路生成部１０５は、誤差表示条件入力部１０７から送られてくる誤差を表示する条件を経路比較部５０２で受け取る。指令経路生成部１０５は、誤差表示要求入力部１０８から送られてくるユーザによって誤差表示を要求されたという通知を経路比較部５０２で受け取る。そして、指令経路生成部１０５は、補正経路保持部５０４から補正経路を取り出し、フィードフォーワード処理部５０５を用いて、仮の指令経路を生成し、生成した仮の指令経路を、指令経路保持部５０６に保持する。そして、指令経路生成部１０５は、生成した仮の指令経路を指令応答演算部１０２に渡し、指令応答演算部１０２から送られてくる仮の指令経路に対する応答経路を経路比較部５０２で受け取り、経路比較部５０２で目標経路と応答経路との誤差を算出する。そして、経路比較部５０２は、誤差表示条件を満たしているか、又はユーザにより誤差表示を要求されているかを確認し、いずれかの条件を満たす場合は、誤差表示部１０９に、算出した誤差を渡す。また、指令経路生成部１０５は、算出した誤差に基づき、収束判定条件を満たしているかを判定する。収束判定条件を満たさない場合は、応答誤差補正部５０３を用いて指令経路を補正した上で、応答経路の算出、誤差の算出及び収束判定条件を満たすかの判定を繰り返す。収束判定条件を満たす場合は、指令経路保持部５０６に保持された経路を移動指令出力部１１５に渡す。
　収束判定条件付目標経路保持部５０１は、収束判定条件決定部１０３から区間ごとに収束判定条件を付加された目標経路を受け取り、目標経路を保持するとともに、経路比較部５０２に目標経路を渡す。
　経路比較部５０２は、指令応答演算部１０２から応答経路を受け取る。経路比較部５０２は、誤差表示条件入力部１０７から誤差表示条件を受け取る。経路比較部５０２は、誤差表示要求入力部１０８からユーザから誤差表示を要求されたという通知を受け取る。経路比較部５０２は、収束判定条件付目標経路保持部５０１から目標経路を受け取る。経路比較部５０２は、目標経路と応答経路との誤差を算出する。そして、経路比較部５０２は、誤差表示条件を満たしているか、又はユーザにより誤差表示を要求されているかを確認し、いずれかの条件を満たしている場合は、算出した誤差を誤差表示部１０９に渡す。また、経路比較部５０２は、算出した誤差に基づき、収束判定の条件を満たしているかを判定し、判定結果を指令経路保持部５０６に通知する。
　応答誤差補正部５０３は、経路比較部５０２から目標経路と応答経路との誤差を受け取る。応答誤差補正部５０３は、補正経路保持部５０４から補正経路を受け取る。また、応答誤差補正部５０３は、補正対象軸入力部１０６から送られてくる補正対象軸の情報を受け取る。応答誤差補正部５０３は、目標経路と応答経路との誤差に基づいて、補正対象軸について補正経路を変更し、変更した補正経路を補正経路保持部５０４に渡す。
　補正経路保持部５０４は、目標経路決定部１０４から補正経路の初期値を受け取り、応答誤差補正部５０３に補正経路を渡し、応答誤差補正部５０３から変更が加えられた補正経路を受け取り、補正経路を保持しておくとともに、フィードフォーワード処理部５０５に補正経路を渡す。
　フィードフォーワード処理部５０５は、フィードフォーワードパラメータ入力部１１４からフィードフォーワード処理に関わるパラメータを受け取る。フィードフォーワード処理部５０５は、補正経路保持部５０４から補正経路を受け取る。フィードフォーワード処理部５０５は、補正経路にフィードフォーワード処理を行い、作成した指令経路を指令経路保持部５０６に渡す。
　指令経路保持部５０６は、フィードフォーワード処理部５０５から指令経路を受け取る。指令経路保持部５０６は、指令経路を保持する。指令経路保持部５０６は、経路比較部５０２から通知される判定結果に応じて、指令応答演算部１０２又は移動指令出力部１１５に指令経路を渡す。
　以下、本実施の形態での指令生成処理の流れについて説明する。図１０は、指令生成処理の流れを示すフローチャートである。まず、各入力部がユーザからの入力を受け取り、対応する処理部に受け取った入力を渡す（ステップＳ１０１）。
　具体的には、まず、形状データ入力部１１０が、加工対象の仕上がり形状のデータを受け取り、受け取った形状データを収束判定条件決定部１０３、誤差表示部１０９及び速度データ入力部１１１に渡す。このとき、形状データの表現方法としては、ＣＡＤ（Computer　Aided　Design）で作成した３次元モデルによる表現や、Ｃ軸所定の角度ごとに与えられたＺ軸と平行な断面形状での表現や、Ｚ軸所定の位置ごとに与えられたＺ軸と垂直な断面形状による表現を用いることができる。ただし、本発明において、形状データの表現方法はこれらの方法に限定されない。
　図１１は、非真円形状の加工物の一つであるピストンの一例を示す断面図である。図１１に示すように、ピストン８０は、非真円形状の加工部位３の間に、ピストンリングなどを嵌めるための溝４が存在する。溝４の部分の加工は、非真円形状の加工部位３の加工前又は加工後に行うのが一般的である。そのため、ユーザが加工対象の仕上がり形状を入力する際、溝４の形状を入力する必要はない。そこで、溝４の形状をそのまま入力するのではなく、溝４については、溝４を滑らかに繋ぐような形状を入力するようにしても良い。あるいは、ユーザは加工部位３の形状のみを入力し、形状が入力されなかった場所については、形状データ入力部１１０が、入力されなかった場所の両端を繋ぐように形状データを補間するようにしても良い。
　次いで、補正対象軸入力部１０６が、補正対象とする軸についてユーザからの入力を受け取り、目標経路決定部１０４及び指令経路生成部１０５に渡す。
　次いで、誤差表示条件入力部１０７が、誤差を表示する条件についてユーザからの入力を受け取り、指令経路生成部１０５に渡す。ここで述べる誤差を表示する条件とは、例えば、指令形成生成部１０５内部での補正処理の繰り返し回数が所定の回数を超えた場合や、目標経路と応答経路との誤差量が所定の量以下になった場合や、収束判定条件を満たした場合などである。
　次いで、速度データ入力部１１１が、形状データ入力部１１０から受け取った形状データを表示し、形状データの区間ごとの各軸速度についてユーザからの入力を受け取り、各軸の速度データを付加した形状データを作成し、目標経路決定部１０４に渡す。なお、速度データ入力部１１１と形状データ入力部１１０とを別に設けるのではなく、形状データ入力部１１０に形状データを入力する際に、各区間での速度を入力するようにしても良い。
　次いで、時定数データ入力部１１２が、各軸の時定数についてユーザからの入力を受け取り、目標経路決定部１０４に渡す。
　次いで、ドゥエル・クリアランス入力部１１３が、機械の動作開始・終了時それぞれのドゥエル回転数及びクリアランス距離について、ユーザからの入力を受け取り、目標経路決定部１０４に渡す。
　次いで、フィードフォーワードパラメータ入力部１１４が、フィードフォーワード処理に関わるパラメータについて、ユーザからの入力を受け取り、指令経路生成部１０５に渡す。なお、ここで述べるフィードフォーワード量とは、制御系のフィードバックループによる遅れのうち計算で補正が可能な遅れに対する補正量や、軸反転時に生じるバックラッシやロストモーションの補正量などである。なお、フィードフォーワードパラメータ入力部１１４へ入力するパラメータは、次に述べる制御対象モデル入力部２０４へ入力するパラメータ及び制御装置パラメータ入力部２０３へ入力するパラメータと共通するものもあるので、それら共通するものについては、フィードフォーワードパラメータ入力部１１４で入力するのではなく、制御装置パラメータ入力部２０３及び制御対象モデル入力部２０４に入力された値を読み込むようにしても良い。
　次いで、指令応答演算部１０２が、応答経路を演算するためのモデルのパラメータについて、内部の制御装置パラメータ入力部２０３と制御対象モデル入力部２０４とを用いて、ユーザからの入力を受け取る。
　具体的には、まず、制御装置パラメータ入力部２０３が、制御装置のパラメータについてユーザからの入力を受け取り、制御装置応答演算部２０１に渡す。ここで述べる制御装置パラメータは、数値制御装置及びサーボアンプに設定するパラメータであり、位置フィードバックのゲイン、速度フィードバックのゲイン、電流フィードバックのゲイン、制御対象の慣性や粘性、弾性のパラメータ、慣性、粘性及び弾性に起因する共振周波数や反共振周波数のパラメータ、軸反転時のバックラッシやロストモーションの補正パラメータ、熱変位の補正パラメータ、加工時の反力に起因する変位の補正パラメータ、制御装置内の様々なフィルタ処理のパラメータなどである。なお、本実施の形態では、制御装置として、数値制御装置とサーボアンプとの組み合わせを想定しているが、制御装置はこれに限定されるものではない。
　また、制御対象モデル入力部２０４が、制御対象モデルのパラメータについてユーザからの入力を受け取り、制御対象応答演算部２０２に渡す。ここで述べる制御対象モデルのパラメータは、制御対象の挙動を計算機上で模擬するためのパラメータであり、制御対象の慣性や粘性、弾性のパラメータ、慣性や粘性、弾性に起因する共振周波数や反共振周波数のパラメータ、軸反転時のバックラッシやロストモーションのパラメータ、熱変位のパラメータ、加工時の反力に起因する変位量のパラメータ、制御対象の挙動を計算機上でシミュレーションする際のサンプリングタイムなどである。
　すなわち、指令応答演算部１０２は、制御対象の慣性に起因する挙動、制御対象の粘性に起因する挙動、制御対象の弾性に起因する挙動、制御対象が軸反転時に示す挙動、制御対象が熱変位の影響を受けて示す挙動、制御対象が加工時の反力を受けて示す挙動、制御装置内の位置フィードバックループ処理の挙動、制御装置内の速度フィードバックループ処理の挙動、制御装置内の電流フィードバックループ処理の挙動、慣性による影響を補正する制御装置内の処理の挙動、粘性による影響を補正する制御装置内の処理の挙動、弾性による影響を補正する制御装置内の処理の挙動、軸反転による影響を補正する制御装置内の処理の挙動、熱変位の影響を補正する制御装置内の処理の挙動、加工時の反力による影響を補正する制御装置内の処理の挙動、指令値を滑らかにする制御装置内のフィルタ処理の挙動のうち少なくとも一つの挙動を模擬するために必要なモデルとパラメータを持つ。
　次いで、収束判定条件決定部１０３が、形状データ入力部１１０から受け取った形状データを内部の形状データ保持部３０１に保持する。そして、収束判定条件決定部１０３が、内部の形状データ表示部３０２を用いて、形状データを表示し、内部の許容誤差入力部３０３、収束判定回数入力部３０４及び非切削箇所入力部３０５を用いて、ユーザからの入力を受け取る。
　具体的には、まず、許容誤差入力部３０３が、収束判定条件決定部１０３が表示した形状データの部分ごとに、許容誤差についてユーザから入力を受け取り、入力された許容誤差を保持するとともに、ユーザからの入力を受け取った場合には、収束判定条件決定部１０３に対して、入力があったことを通知する。
　また、収束判定回数入力部３０４が、収束判定条件決定部１０３が表示した形状データの部分ごとに、収束判定回数についてユーザからの入力を受け取り、入力された収束判定回数を保持するとともに、ユーザからの入力を受け取った場合には、収束判定条件決定部１０３に対して、入力があったことを通知する。
　また、非切削箇所入力部３０５が、非切削箇所入力部３０５を内部に持つ収束判定条件決定部１０３が表示した形状データの部分ごとに、非切削箇所か否かについてユーザからの入力を受け取り、入力された非切削箇所情報を保持するとともに、ユーザからの入力を受け取った場合には、収束判定条件決定部１０３に対して、入力があったことを通知する。なお、ここで述べる非切削箇所とは、例えば、前述したピストン８０における溝４の部分である。このとき、前述の形状データ入力部１１０への形状データの入力において、加工部位３の形状のみを入力して、形状データ保持部１２０が加工部位３の間を補間するようにした場合には、ユーザが非切削箇所を指定するのではなく、形状の入力がされなかった場所について、収束判定条件決定部１０３が非切削箇所と設定するようにしても良い。
　なお、収束判定条件決定部１０３が表示を行った上で、許容誤差入力部３０３、収束判定回数入力部３０４及び非切削箇所入力部３０５のそれぞれの入力を同時に受け取るのではなく、許容誤差入力部３０３、収束判定回数入力部３０４及び非切削箇所入力部３０５が別々に動作し、各入力部が形状データを表示した上で、各入力部に対応した入力を受け取るようにしても良い。
　なお、各入力部がユーザからの入力を受け取る方法については、上述したような、各入力部が画面上に表示を行った上でユーザが画面上に入力値を打ち込む対話的な方法に限定されるわけではない。例えば、予め作成した設定ファイルを読み込むことや、それらのファイルを所定のフォルダに配置するといった方法で入力を行っても良い。
　また、各入力部に対して、入力がない場合、予め定めた所定の値を用いるようにしても良い。
　次いで、目標経路決定部１０４が、内部に備えた断面形状データ作成部４０１を用いて、仕上がり形状の両端にクリアランス距離分の延長形状を付加した形状に対して、Ｃ軸が１回転する間にＺ軸が移動する間隔ごとに、断面形状データを作成する（ステップＳ１０２）。図１２は、加工対象の仕上がり形状の両端にクリアランス分の延長形状を付加した形状の一例を示す図である。ここで、加工対象の仕上がり形状５の両端にクリアランス距離分の延長形状６を付加する際には、半径、非真円形状の変位量などの断面形状がＺ軸方向に変化することを考慮して、延長部分でも断面形状がＺ軸方向に変化するようにすると好適である。また、上記で断面形状データを作成する前に、予めＺ軸の時定数からＺ軸の加減速に必要な距離を算出しておき、クリアランス距離がＺ軸の加減速に必要な距離よりも短い場合に、クリアランス距離をＺ軸の加減速に必要な距離で置き換えるようにすると好適である。また、仕上がり形状５の両端に、クリアランス距離分の延長形状６を付加した形状に対して断面形状データを作成するのではなく、仕上がり形状５に対して断面形状データを作成した上で、両端の断面形状データを、Ｃ軸が１回転する間にＺ軸が移動する間隔ごとに、クリアランス距離分だけ複製するようにしても良い。
　次いで、目標経路決定部１０４が、内部に備えた指令位置補間部４０２及び加減速処理部４０３を用いて、断面形状データを補間して、制御対象が実現すべき目標経路を作成するとともに、指令経路生成部１０５が指令生成に利用する補正経路の初期値も作成し、目標経路を収束判定条件決定部１０３に渡し、補正経路の初期値を指令経路生成部１０５に渡す（ステップＳ１０３）。
　具体的には、目標経路決定部１０４が、指令位置補間部４０２を用いて、Ｚ軸速度とＣ軸速度とに従い、制御装置に指令を与える周期ごとのＺ軸位置及びＣ軸位置を算出して、Ｚ軸及びＣ軸の移動指令を作成する。次いで、目標経路決定部１０４は、作成したＺ軸位置、Ｃ軸位置の前後に、ドゥエル回転数分のＣ軸移動指令を追加する。なお、このとき、開始時ドゥエル中のＺ軸移動指令及び終了時ドゥエル中のＺ軸移動指令は、それぞれ、作成したＺ軸移動指令の最初の指令位置及び最後の指令位置で停止しているものとする。また、予めＣ軸の時定数からＣ軸の加減速に必要な回転数を算出しておき、与えられたドゥエル回転数がＣ軸の加減速に必要な回転数よりも小さい場合、ドゥエル回転数をＣ軸の加減速に必要な回転数で置き換えるようにすると好適である。なお、ドゥエル回転数との比較ではなく、ドゥエル回転数とクリアランス部分でのＣ軸回転数との合計回転数との比較により、Ｃ軸の加減速に必要な回転数を満たしているか判定しても良い。
　次いで、目標経路決定部１０４が、加減速処理部４０３を用いて、Ｚ軸位置とＣ軸位置に加減速処理を行った位置を算出する。次いで、目標経路決定部１０４が、加減速処理後のＺ軸位置の前後に位置する断面形状データを取得し、前後の断面形状データのそれぞれから、加減速後のＣ軸位置に対応する角度でのＸ軸位置を算出する。次いで、目標経路決定部１０４が、前後の断面形状データのＺ方向位置と加減速後のＺ位置との関係に基づき、前後の断面形状データから算出したＸ軸位置それぞれから、内挿により、加減速後のＺ軸位置、Ｃ軸位置に対応するＸ軸位置を求める。なお、前後の断面形状データから算出したＸ軸位置を内挿するのではなく、前後複数の断面形状データから算出したＸ軸位置に対して、スプラインなどの曲線でフィッティングした位置を求めても良い。
　最後に、作成した補間位置の経路を、補正経路の初期値及び目標経路として、指令経路生成部１０５と収束判定条件決定部１０３とに渡す。
　なお、上記の例では、加減速処理を行った後の指令位置を制御装置に与え、制御装置では、加減速処理を行わないことを想定しているが、これに限定されるものではなく、加減速処理前の指令位置を制御装置に与え、制御装置が加減速処理を行うようにしても良い。加減速処理を制御装置で実施する場合は、指令経路生成部１０５に渡す補正経路の初期値については、Ｚ軸及びＣ軸の指令位置の値に、加減速処理後の値ではなく加減速処理前の値を用いる。なお、加減速処理を制御装置で実施する場合も、収束判定条件決定部１０３に渡す目標経路としては、上記同様に加減速処理後の指令位置を用いれば良い。また、加減速処理を制御装置で実施する場合は、指令応答演算部１０２内の制御装置パラメータ入力部２０３が時定数データの入力を受け取り、制御装置応答演算部２０１に渡して、指令応答演算部１０２が加減速処理を模擬するようにする。また、Ｚ軸及びＣ軸の間で、加減速処理に起因する時間遅れ量が異なる可能性があるため、加減速処理によるそれぞれの軸の時間遅れ量を算出しておき、時間遅れの大きい軸について、時間遅れの差を解消する分だけ、時間遅れの小さい軸よりも動作開始を早めるようにすると、Ｚ軸及びＣ軸の同期を保つことができ、好適である。また、Ｚ軸及びＣ軸も補正対象軸とする場合、加減速処理を行わずともＺ軸及びＣ軸が指令に追従できるだけの能力を持っていると考えられるため、加減速処理の対象とするのは、補正対象軸ではない軸のみとしても良い。
　次いで、収束判定条件決定部１０３が、内部の収束判定条件付加部３０６を用いて、目標経路決定部１０４から受け取った目標経路に対して、予め入力を受け取っていた仕上がり形状の部分ごとの収束判定条件を反映させて、区間ごとの収束判定条件を付加した目標経路を作成し、指令経路生成部１０５に渡す（ステップＳ１０４）。
　なお、ここで述べる区間の最小単位は、隣接する指令位置同士を結んだ軌跡である。
　次いで、指令経路生成部１０５が、内部の補正経路保持部５０４に保持されている経路に対して、フィードフォーワード処理部５０５を用いて、指令位置にフィードフォーワード量を加算し、作成した指令経路を内部の指令経路保持部５０６に保持する（ステップＳ１０５）。なお、ここで述べるフィードフォーワード量とは、前述したように、制御系のフィードバックループによる遅れのうち計算で補正が可能な遅れに対する補正量や、軸反転時に生じるバックラッシやロストモーションの補正量などであるが、指令値にこれらの補正を加えるのではなく、制御装置内の処理でこれらの補正を行うようにしても良い。また、フィードフォーワード処理部５０５が作成した指令経路について、極端に速度が大きい箇所がある場合などに備え、速度が所定の値を超える場合はユーザに警告を表示するようにしても良い。
　次いで、指令経路生成部１０５が、生成した指令経路を指令応答演算部１０２に渡す（ステップＳ１０６）。
　次いで、指令応答演算部１０２が、内部に備えた制御装置応答演算部２０１と制御対象応答演算部２０２とを用いて、指令経路生成部１０５から受け取った指令経路に対する応答経路を算出し、指令経路生成部１０５に渡す（ステップＳ１０７）。
　このとき、制御装置応答演算部２０１が演算に用いるモデルとしては、制御装置の実際のソフトウェア構成を模擬しており、制御装置が実際に動作する周期をサンプリングタイムとしたモデルを用いるのが、実際の制御装置の応答を忠実に再現する上で好適である。ただし、制御装置応答演算部２０１が演算に用いるモデルは、この構成に限定されることはない。なお、他のモデルを用いる場合、制御装置は内部でサンプリング周期ごとに動作するため、連続時間系で表現されたモデルよりも離散時間系で表現されたモデルの方が好適である。
　また、制御対象応答演算部２０２が演算に用いるモデルとしては、制御対象の各要素間の関係をブロック図で表現したモデル、ファジーモデル、ニューラルネットワークによるモデルなどが考えられ、制御対象の挙動を十分な精度で表現できるモデルであれば良い。ただし、従来技術の課題としても説明したように、入出力の応答関係をフーリエ変換によって求めた場合は、周波数が一定で同一の動作パターンを繰り返す場合にしか適用できなくなる。そのため、時間領域又は時間応答を復元可能な変数領域で表現されるモデルを用いることが好適である。本実施の形態では、制御対象応答演算部２０２が演算に用いるモデルは、制御対象の各要素間の関係をブロック図で表現し、離散時間系で応答を演算するモデルとし、サンプリングタイムについては、制御装置が電流指令を出力する周期とする。
　次いで、指令経路生成部１０５が、内部の経路比較部５０２を用いて、内部の収束判定条件付目標経路保持部５０１に保持されている目標経路と、指令応答演算部１０２から受け取った応答経路との誤差を算出する。また、予め設定された誤差表示条件に、収束判定条件を満たした場合という条件が含まれている場合は、収束判定条件を満たしているか仮に判定する（ステップＳ１０８）。
　なお、経路比較部５０２が誤差を算出する際には、目標経路と応答経路との間の時間遅れ、又は位相差を考慮するようにすると好適である。
　図１３は、軸の位置と時間との関係を示す図である。図１４は、応答経路を時間遅れずらした経路と目標経路との関係を示す図である。具体的には、図１３に示すように、軸ごとに位置の時間変化をプロットした場合の目標経路７と応答経路８との間の時間遅れ９を算出しておき、誤差を評価する際には、図１４に示すように、応答経路８を時間遅れ９ずらした経路１０と目標経路７とを比較する。
　なお、補正対象軸入力部１０６により、補正対象軸が指定されている場合は、補正対象軸でない軸についての時間遅れは解消されないため、補正対象軸の時間遅れを解消しても、補正対象軸と補正対象ではない軸との間で位相差が生じることとなる。そのため、補正対象軸入力部１０６により補正対象軸が指定されている場合は、補正対象ではない軸についての時間遅れ９も算出しておき、補正対象軸で時間遅れ９を算出した後に、補正対象ではない軸の時間遅れ９を差し引くと良い。特に、本実施の形態で対象としている非真円形状の加工においては、Ｃ軸とＸ軸との同期が重要であるため、Ｃ軸が補正対象軸ではない場合は、上記のようにしてＣ軸とＸ軸との間の位相差を解消するのが好適である。なお、その場合、Ｚ軸も補正対象軸ならば、Ｃ軸とＺ軸との位相差も解消するようにすると、さらに好適である。また、指令値生成装置内部の処理では、Ｃ軸の位置は１回転ごとにリセットされず積算されるため、本実施の形態で対象としている非真円形状の加工においては、Ｃ軸位置が単調増加又は単調減少となる。このことを利用して、Ｃ軸が補正対象軸ではない場合には、Ｃ軸位置に対応する補正対象軸の位置をプロットした場合の目標経路と応答経路との位相差を考慮することで、Ｃ軸と補正対象軸との間の位相差を解消するようにしても良い。図１５は、Ｃ軸位置に対応する補正対象軸の位置をプロットした場合の目標経路と応答経路との位相差を示す図である。Ｃ軸が補正対象軸ではない場合には、Ｃ軸位置に対応する補正対象軸の位置をプロットした場合の目標経路１１と応答経路１２との位相差１３を考慮することで、Ｃ軸と補正対象軸との間の位相差を解消するようにしても良い。
　次いで、指令経路生成部１０５が、誤差表示要求入力部１０８から誤差表示要求を受け取っているか、又は予め入力された誤差表示条件を満たしているかのいずれかの条件が成立しているかについて判定する（ステップＳ１０９）。
　いずれの条件も成立していない場合は（ステップＳ１０９／Ｎｏ）、後述のステップＳ１１２まで進む。
　いずれかの条件が成立している場合は（ステップＳ１０９／Ｙｅｓ）、指令経路生成部１０５が、内部の経路比較部５０２によって算出した誤差を誤差表示部１０９に渡し、誤差表示部１０９が指令経路生成部１０５から受け取った誤差を表示する（ステップＳ１１０）。
　次いで、収束判定条件決定部１０３が、ユーザが収束判定条件の変更入力をしたかを確認し、変更入力があった場合は、変更後の収束判定条件を付加した目標経路を指令経路生成部１０５に渡す（ステップＳ１１１）。
　次いで、指令経路生成部１０５が、内部の経路比較部５０２を用いて、収束判定の条件を満たしているかを判定する（ステップＳ１１２）。
　ステップＳ１１２において収束判定の条件を満たしているか判定した際に、条件を満たしていないと判定された場合（ステップＳ１１２／Ｎｏ）、指令経路生成部１０５は、内部の応答誤差補正部５０３を用いて、補正経路保持部５０４に保持されている補正経路に変更を加える（ステップＳ１１３）。
　具体的には、まず、応答誤差補正部５０３が、補正経路保持部５０４から補正経路を受け取り、経路比較部５０２から各指令での各軸の誤差を受け取り、軸ごとに、補正経路の各指令での位置から誤差を減算する。ただし、この際、補正対象軸でない軸に対しては、誤差の減算を行わない。そして、応答誤差補正部５０３が、変更した補正経路を補正経路保持部５０４に格納する。なお、誤差を減算する際には、ステップＳ１０８で誤差を算出する際と同様に、各軸の位相差を考慮するようにすると好適である。その場合、ステップＳ１０８で求めた位相差分だけ、各軸が遅れることを考慮し、各指令には、位相差分先の誤差を減算するようにすれば良い。また、Ｃ軸が補正対象軸で無い場合は、ステップＳ１０８と同様に、Ｃ軸位置と補正対象軸位置との平面での位相差を考慮しても良い。
　次いで、フィードフォーワード処理を行うステップＳ１０５に戻る。
　ステップＳ１１２で収束判定の条件を満たしているか判定した際に、条件を満たしていると判定された場合（ステップＳ１１２／Ｙｅｓ）、指令経路生成部１０５が、内部の指令経路保持部５０６に保持されている指令経路を移動指令出力部１１５に渡す（ステップＳ１１４）。
　次いで、移動指令出力部１１５が、受け取った指令経路を基に、加工プログラムを作成し、出力する（ステップＳ１１５）。
　以上のように、本実施の形態によれば、指令応答演算部１０２を用いて、制御対象の応答を計算機上のモデルに基づいて演算するため、従来技術では適用できなかった加工である、断面形状が変化する非真円形状を対象とした加工など、動作パターンの変化する加工においても指令を生成することができる。また、制御対象の特性に依存する再現性のある誤差のみを考慮することが可能であるため、従来技術と比べ、より安定かつ高精度に指令を生成することができる。
　さらに、モデルにおいて、機械の特性である慣性や粘性、弾性に起因する誤差、軸反転に起因する誤差、加工時の反力に起因する誤差、制御装置内のフィードバックループ処理による応答遅れに起因する誤差を算出するため、それらの誤差を考慮した指令を生成することができる。
　さらに、収束判定条件決定部１０３により、仕上がり形状の部分ごとに精度を設定することが可能であるため、精度が要求される箇所では許容誤差を小さくかつ収束判定回数を多くし、精度が要求されない箇所では誤差に関わらず収束判定条件を満たしていると判定することで、精度が必要な箇所での精度を保証しつつ指令生成にかかる時間を短縮することができる。
　さらに、補正対象軸入力部１０６により、補正対象軸を指定可能であるため、高い応答性を持ち、与えられた目標経路を実現するための細かな補正の効果が発揮されやすい軸を指定することで、指令生成にかかる時間を短縮でき、かつ実加工時の精度を向上できる。
　さらに、誤差表示部１０９を用いて、応答経路と目標経路との誤差を確認した上で、収束判定条件決定部１０３を用いて収束判定条件を変更することを可能としているため、精度が要求されない箇所で応答経路と目標経路との誤差が大きい場合に、収束判定の条件を緩めて指令生成にかかる時間を短縮することができる。逆に、本来は精度が要求される箇所の収束判定条件を緩く設定してしまった場合に、収束判定の条件を途中で修正することが可能であるため、指令生成を最初からやり直す必要がなく、指令生成の時間を短縮することができる。
　なお、本実施の形態においては、目標経路を決定するために、加工対象の仕上がり形状データを用いているが、それに限定されることはなく、経路そのものを入力としても良い。その場合は、目標経路決定部１０４が受け取った経路に加減速処理を行い、加減速処理後の経路を補正経路の初期値及び目標経路とすれば良い。
　また、本実施の形態においては、誤差の表示が行われた場合にのみ、収束判定条件の変更を受け取るようにしているが、それに限定されることはなく、誤差の表示の有無に関わらず、収束判定条件の変更を受け取るようにしても良い。
　また、本実施の形態においては、入力された仕上がり形状を一度の切削で加工するようにしているため、素材の形状によっては切り込み量が大きくなってしまうが、その場合は、入力された仕上がり形状をオフセットさせた形状を複数作成して、それぞれの形状から作成した指令を接続することで、複数回の切り込みで徐々に加工する指令を作成するようにしても良い。
　また、本実施の形態では、非真円形状の加工を想定しているが、それに限定されることはなく、その他の部品加工、金型加工などの指令を生成するようにしても良い。その場合は、ＣＡＭ（Computer　Aided　Manufacturing）などのアプリケーションを用いて作成した経路を、上述のように入力とすれば良い。
　以上のように、本発明にかかる指令値生成装置は、動作パターンの変化する加工に対応でき、かつ、安定して指令を生成できる点で有用である。
　１　素材、２　工具、３　非真円形状の加工部位、４　溝、５　加工対象の仕上がり形状、６　クリアランス距離分の延長形状、７　目標経路、８　応答経路、９　時間遅れ、１０　応答経路を時間遅れずらした経路、１１　横軸をＣ軸としたときの目標経路、１２　横軸をＣ軸としたときの応答経路、１３　位相差、８０　ピストン、１０１　指令値生成装置、１０２　指令応答演算部、１０３　収束判定条件決定部、１０４　目標経路決定部、１０５　指令経路生成部、１０６　補正対象軸入力部、１０７　誤差表示条件入力部、１０８　誤差表示要求入力部、１０９　誤差表示部、１１０　形状データ入力部、１１１　速度データ入力部、１１２　時定数データ入力部、１１３　ドウェル・クリアランス入力部、１１４　フィードフォーワードパラメータ入力部、１１５　移動指令出力部、２０１　制御装置応答演算部、２０２　制御対象応答演算部、２０３　制御装置パラメータ入力部、２０４　制御対象モデル入力部、３０１　形状データ保持部、３０２　形状データ表示部、３０３　許容誤差入力部、３０４　収束判定回数入力部、３０５　非切削箇所入力部、３０６　収束判定条件付加部、３０７　収束判定条件付加指示部、４０１　断面形状データ作成部、４０２　指令位置補間部、４０３　加減速処理部、５０１　収束判定条件付目標経路保持部、５０２　経路比較部、５０３　応答誤差補正部、５０４　補正経路保持部、５０５　フィードフォーワード処理部、５０６　指令経路保持部、６００　コンピュータ、６０１　ＣＰＵ、６０２　ＲＡＭ、６０３　ＲＯＭ、６０４　記憶部、６０５　入力部、６０６　表示部、６０９　通信Ｉ／Ｆ、７００　制御装置。

Claims (7)

  1. 　指令経路が与えられた時に制御対象が実際に動作する応答経路を、計算機上のモデルに基づき予測演算する指令応答演算部と、
    　前記制御対象が動作する目標経路を決定する目標経路決定部と、
    　前記指令応答演算部に仮の指令経路を与えた時に得られる仮指令の応答経路と、前記目標経路との誤差が現在値よりも小さい値となるように、前記仮の指令経路を再生成する指令経路生成部と、
    　前記仮指令の応答経路と前記目標経路との誤差が収束したかの判定処理に用いる収束判定条件を決定する収束判定条件決定部と、
    　前記収束判定条件に基づいて、前記判定処理を行う経路比較部とを備え、
    　前記経路比較部が前記収束判定条件を満たすと判定するまで、前記指令経路生成部による前記仮の指令経路の再生成と、前記指令応答演算部による前記仮指令の応答経路の算出とを繰り返し、前記経路比較部が前記収束判定条件を満たすと判定した場合に、前記仮の指令経路を、制御対象を動作させるための指令経路として前記制御対象を制御する制御装置へ出力することを特徴とする指令値生成装置。
  2. 　前記制御対象の挙動及び前記制御装置の挙動に関するパラメータの入力を受け付ける入力部を備え、
    　前記指令応答演算部は、前記制御対象の挙動及び前記制御装置の挙動の少なくとも一方を模擬可能なモデルと前記パラメータとに基づいて、前記応答経路を演算することを特徴とする請求項１に記載の指令値生成装置。
  3. 　前記制御対象の挙動は、前記制御対象の慣性に起因する挙動、前記制御対象の粘性に起因する挙動、前記制御対象の弾性に起因する挙動、前記制御対象が軸反転時に示す挙動、前記制御対象が熱変位の影響を受けて示す挙動、前記制御対象が加工時の反力を受けて示す挙動の少なくともいずれかであり、
    　前記制御装置の挙動は、制御装置内の位置フィードバックループ処理の挙動、制御装置内の速度フィードバックループ処理の挙動、制御装置内の電流フィードバックループ処理の挙動、慣性による影響を補正する制御装置内の処理の挙動、粘性による影響を補正する制御装置内の処理の挙動、弾性による影響を補正する制御装置内の処理の挙動、軸反転による影響を補正する制御装置内の処理の挙動、熱変位の影響を補正する制御装置内の処理の挙動、加工時の反力による影響を補正する制御装置内の処理の挙動、指令値を滑らかにする制御装置内のフィルタ処理の挙動の少なくともいずれかであることを特徴とする請求項２に記載の指令値生成装置。
  4. 　前記経路比較部は、前記目標経路を複数の区間に分割した各区間ごとに、前記収束判定条件を満たすか否かの判定を行い、全ての区間において前記収束判定条件を満たす場合に、前記目標経路全体として前記収束判定条件を満たすと判定することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の指令値生成装置。
  5. 　前記目標経路を複数に分割した各区間、又は前記目標経路の経路全体の区間に対して、収束判定閾値、収束判定回数及び非切削箇所フラグの少なくともいずれかを設定し、
    　前記経路比較部は、前記非切削箇所フラグが付加された区間は、前記収束判定条件を満たすと判定し、前記収束判定閾値又は前記収束判定回数が設定された区間は、前記誤差が前記収束判定閾値以下であること、及び前記仮の指令経路の再生成の繰り返し回数が、前記収束判定回数以上であることのいずれかが成立する場合に前記収束判定条件を満たすと判定することを特徴とする請求項４に記載の指令値生成装置。
  6. 　予め設定された誤差表示条件を満たす場合に、前記目標経路の区間ごとに前記目標経路と前記応答経路との差を表示し、
    　前記目標経路の区間ごとに前記収束判定条件を変更可能であることを特徴とする請求項４又は５に記載の指令値生成装置。
  7. 　前記指令経路は、複数の軸成分を含んでおり、
    　前記指令経路生成部が前記仮の指令経路を再生成することによって軸成分が補正される軸の指定を受け付ける補正対象軸入力部を有し、
    　前記指令経路生成部は、前記補正対象軸入力部が指定を受け付けた軸についてのみ前記指令経路の軸成分を補正することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の指令値生成装置。
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