WO2018122988A1 - 数値制御装置、プログラム変換装置、数値制御方法およびプログラム変換方法 - Google Patents

数値制御装置、プログラム変換装置、数値制御方法およびプログラム変換方法 Download PDF

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WO2018122988A1
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machining
tool
command position
shape
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PCT/JP2016/088999
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弘樹 金子
健二 西脇
入口　健二
剛志 津田
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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
    • G05B19/41—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 interpolation, e.g. the computation of intermediate points between programmed end points to define the path to be followed and the rate of travel along that path
    • G05B19/4103—Digital interpolation

Definitions

  • the present invention relates to a numerical control device that constitutes a numerically controlled machine tool, a program conversion device that converts a numerically controlled machining program, a numerical control method, and a program conversion method.
  • machining program in which a movement command for moving a workpiece or a tool mounted on the numerically controlled machine tool to a preset path is described.
  • the machining program is created, for example, by a commercially available CAD (Computer-Aided Design) / CAM (Computer Aided Manufacturing) device, and is described in a prescribed format of a character string such as a G code and a macro sentence.
  • the G code is one of command codes used in numerical control, and is a command code described in a machining program when positioning, linear interpolation, circular interpolation, or plane designation of an object to be controlled.
  • a numerically controlled machine tool moves the tool along the tool path to perform cutting.
  • the tool path output from the CAD / CAM device is described in the machining program as a G code movement command that can be interpreted by the numerical controller, and the machining program is input to the numerical controller of the numerically controlled machine tool.
  • the numerical controller reads and interprets the machining program to create interpolation data obtained by interpolating the tool path for each interpolation cycle from the movement command.
  • the numerical control device controls each axis of the numerically controlled machine tool based on the created interpolation data, and processes the workpiece by moving the tool to a desired position.
  • machining curved surface the shape of the curved surface to be machined (hereinafter referred to as “machining curved surface”) in the workpiece. Calculate the ideal route.
  • the CAD / CAM device acquires information on the allowable error, samples the command point on the ideal path so that the calculated maximum error with the ideal path is equal to or less than the allowable error, A tool path is created by approximating a minute line segment obtained by interpolating between points with a straight line.
  • the machining curved surface is machined by interpolating between approximate command points with a straight line, so that there is a problem that the machining quality of the machining result is lowered.
  • the numerical control device partially restored the tool path received from the CAD / CAM device to a curved path, estimated and restored a curve such as a spline curve, and the restored curved path. The processing which interpolates was performed. It can be expected that a smooth processing result can be obtained.
  • Patent Document 1 discloses an invention in which a numerical control device adds information useful for restoring a curved path to a machining program.
  • the machining program includes a tool path movement command approximating the original shape and original shape information indicating whether the original shape of the tool path is a straight line or a curve, and if the original shape information is a straight line. If the original shape information is a curve, it is restored as a curved path.
  • the original shape information included in the machining program only indicates whether the original shape of the tool path is a straight line or a curve, and the shape of the ideal curved path to be restored is specified. It is not the information shown in. For this reason, the restored curved path does not match the shape of the ideal path to be restored, and it is difficult to realize machining capable of obtaining desired machining accuracy and machining quality.
  • Patent Document 1 it is necessary for the operator to determine whether the original shape is a straight line or a curve with respect to each movement command of the machining program, and to describe the original shape information in the machining program. There is a problem in that it takes a lot of time and effort to the worker, which is a burden and the work efficiency is lowered.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain a numerical control device that realizes improvement of machining accuracy and machining quality.
  • a numerical control device inputs a machining program in which a movement command for a tool or a movement command for a workpiece is described, the movement command, and the movement command A curved path is generated on the basis of the shape feature information that represents the feature of the shape of the tool path that passes through the command position commanded by.
  • the numerical control device has an effect that the processing accuracy and processing quality of the processing result can be improved.
  • 1 is a diagram illustrating a configuration example of a numerical control device according to a first embodiment.
  • 1 is a flowchart showing an operation example of a numerical control apparatus according to a first embodiment; The figure which shows the 1st specific example of the machining program input into the numerical control apparatus concerning Embodiment 1.
  • FIG. The figure which shows the 1st specific example of the operation
  • FIG. The figure which shows the 2nd specific example of the operation
  • FIG. 10 is a flowchart showing an operation example of the numerical controller according to the second embodiment.
  • the figure which shows the example of the relation between the command position when a tool information expresses the shape of a ball end mill tool, a tool model, and a processing curved surface of a processing shape model
  • the figure which shows the example of the relation between the command position when a tool information expresses the shape of a ball end mill tool, a tool model, and a processing curved surface of a processing shape model
  • the figure which shows the example of the relation between the command position when a tool information expresses the shape of a ball end mill tool, a tool model, and a processing curved surface of a processing shape model
  • the figure which shows the example of relationship between the command position in case tool information expresses the shape of a radius end mill tool, a tool model, and the processing curved surface of a processing shape model
  • the figure which shows the example of relationship between the command position in case tool information expresses the shape of a radius end mill tool
  • Diagram showing a specific example of a machining shape model Diagram showing a specific example of a machining shape model Diagram showing a specific example of a tool model Diagram for explaining cutting point calculation method Diagram for explaining curve path section The figure for explaining the calculation procedure of the tangent direction vector Diagram showing a specific example of the tangent direction vector.
  • the figure which shows the specific example of a starting tangent direction vector and an end tangent direction vector The figure which shows the structural example of the program conversion apparatus concerning Embodiment 3. 10 is a flowchart showing an operation example of the program conversion apparatus according to the third embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of the numerical controller according to the first embodiment of the present invention.
  • the numerical control device 10 is a device that performs numerical control on a machine tool (not shown) via the motor driving unit 16.
  • the numerical controller 10 includes a machining program input unit 11 that receives a machining program input from the outside, a machining program storage unit 12 that stores the machining program, a machining program analysis unit 13 that analyzes the machining program, and a machining program analysis.
  • a curve path generation unit 14 that generates a curve path based on the result and a curve path interpolation unit 15 that performs an interpolation process on the curve path are provided.
  • the machining program analysis unit 13 analyzes the machining program, obtains a command position that constitutes the tool path, and analyzes a machining program, and a shape feature information analysis unit 132 obtains shape feature information described later.
  • the numerical control apparatus 10 analyzes the machining program, generates a tool path, and executes an operation of outputting the tool path to the motor drive unit 16.
  • FIG. 2 is a flowchart showing an operation example of the numerical control apparatus 10 according to the first embodiment.
  • the flowchart of FIG. 2 shows a procedure of operations in which the numerical controller 10 generates a tool path.
  • a machining program is input to the numerical controller 10 (step S101). That is, in the numerical control device 10, the machining program input unit 11 reads a machining program for numerically controlling the machine tool from the outside.
  • the machining program includes a movement command for moving the workpiece or tool, which is a workpiece, to a preset path, and the shape of the curved path when the tool passes the command position commanded by the movement command.
  • Shape feature information representing the feature is described.
  • a tool path is formed by connecting command positions in a designated order, and the tool path includes one or more pairs of curved paths. Therefore, it can be said that the shape feature information is information representing the feature of the shape of the tool path.
  • the shape feature information corresponds to curve cancel information indicating a command position where generation of a curve path should be canceled, and a tangential direction vector indicating a tangent direction of the curve path at the command position.
  • the shape feature is a combination of a tangent direction vector indicating the tangent direction at the start point of the curve path of the movement command starting from the command position and a tangential direction vector indicating the tangential direction at the end point of the curve path of the movement command starting from the command position. Applicable to information. Further, the curvature of the curved path at the command position, curved section information indicating the section of the curved path, and the like also correspond to the shape feature information.
  • the shape feature information is configured by combining one or more of these pieces of information.
  • the input of the machining program to be executed as step S101 is realized by reading a file described in the G code format, for example, output by the CAD / CAM system. Alternatively, it is realized by an operator operating an input device such as a keyboard to input necessary information and creating a machining program.
  • the numerical controller 10 stores the machining program input via the machining program input unit 11 in the machining program storage unit 12.
  • Step S102 the numerical control apparatus 10 analyzes the machining program acquired by executing Step S101 (Step S102).
  • the machining program analysis unit 13 reads a machining program from the machining program storage unit 12, and the tool path analysis unit 131 obtains a command position commanded by a movement command described in the read machining program.
  • the shape feature information analysis unit 132 obtains shape feature information described in the machining program.
  • the shape feature information is obtained in association with each command position. That is, the tool path analysis unit 131 and the shape feature information analysis unit 132 of the machining program analysis unit 13 analyze the machining program to obtain each command position indicated by the movement command and associate it with each command position. Find shape feature information.
  • the tool path analysis unit 131 and the shape feature information analysis unit 132 pass the obtained command position and shape feature information to the curve path generation unit 14.
  • the numerical controller 10 generates a curved path (step S103). That is, in the numerical control device 10, the curve path generation unit 14 generates a curve path based on the command position and shape feature information received from the machining program analysis unit 13.
  • the curved path generated here also includes a straight path having a straight line between a plurality of command positions.
  • the curve path generation unit 14 when the curve cancellation information is included as the shape feature information, the curve path generation unit 14 generates the curve path in order from the top of the command position and reaches the command position associated with the curve cancellation information. The generation of the curved path is once canceled. Next, the curve path generation unit 14 generates a curve path in order starting from the command position where the generation of the curve path is canceled, and continues the process until all the command positions are processed. Generate as When a plurality of pieces of curve cancellation information are included, the curve path generation unit 14 cancels and restarts the generation of curve paths each time the command position associated with each of the plurality of curve cancellation information is reached. repeat.
  • the curved path generation unit 14 when a tangential direction vector is included as shape feature information, the curved path generation unit 14 generates a curved path in order from the top of the command position, and the command position associated with the tangential direction vector. Is reached, the curve path is generated so that the tangent direction of the curve path when passing through the command position is the same as the direction of the associated tangent direction vector.
  • the shape feature information includes a combination of a tangential direction vector indicating the tangential direction at the start point of the curved path and a tangential direction vector indicating the tangential direction at the end point of the curved path of the movement command having the command position as the end point A curved path is generated by the method of
  • the curved path generation unit 14 generates curved paths in order from the beginning of the command position, and when reaching the command position associated with the shape feature information, the tangent line when the curved path reaches the command position
  • the curved path is generated so that the direction is the same as the direction of the tangent direction vector associated with the direction, and the direction of the tangential direction vector associated with the tangential direction when the curved path departs from the command position A curved path is generated to be the same.
  • “to reach the command position associated with the shape feature information” means a tangent direction vector indicating the tangent direction at the start point of the curve path and a tangent at the end point of the curve path of the movement command having the command position as the end point. Reaching a command position associated with a combination of tangential direction vectors indicating directions.
  • the shape feature information associated with a certain command position includes a tangent direction vector indicating the tangent direction at the end point of the curved path of the movement command having the command position as the end point, and indicates the tangent direction at the start point of the curved path.
  • the curved path generation unit 14 indicates a tangential direction vector indicating the tangent direction at the end point of the curved path, which is associated with the curved path starting from the command position. Generate using.
  • a tangent direction vector indicating the tangent direction at the end point of the curved path of the movement command having the command position as the end point and a tangential direction vector indicating the tangent direction at the start point of the curved path are obtained.
  • the curved path generation unit 14 determines the tangential direction vector at the command position as one curved path along with the command position. Is calculated based on the command position that constitutes the curve, and a curved path is generated using the calculated tangential direction vector.
  • the curved path generation unit 14 passes the generated curved path to the curved path interpolation unit 15 when the generation of the curved path is completed.
  • the numerical controller 10 interpolates the curve path (step S104). That is, in the numerical controller 10, the curve path interpolation unit 15 generates an interpolation point on the curve path received from the curve path generation unit 14 by obtaining a tool movement amount per interpolation period that is a unit time and performing interpolation. .
  • the curved path after the interpolation processing in step S104 becomes the tool path.
  • the curve path interpolation unit 15 passes the interpolation point to the motor drive unit 16 when the generation of the interpolation point is completed.
  • the numerical controller 10 By operating in the above procedure, the numerical controller 10 according to the first embodiment generates a tool path.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a first specific example of a machining program input to the numerical control device 10
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a first specific example of an operation in which the numerical control device 10 generates a curved path. .
  • step S101 shown in FIG. 2 the machining program input unit 11 of the numerical control apparatus 10 acquires the machining program 100 shown in FIG. 3, and the machining program storage unit 12 stores this.
  • the machining program 100 shown in FIG. 3 is described in a G code format, and is composed of a set of one-line units called blocks that command one operation to the numerically controlled machine tool.
  • a block is composed of a collection of units called words including instructions for one operation.
  • a word is composed of alphabets and numbers called addresses.
  • each block includes a plurality of words including a sequence number 101 and a movement command 102.
  • the sequence number 101 includes an address “N” followed by a numerical value.
  • the sequence number is a block index.
  • the movement command 102 includes an address “G” and a numerical value subsequent thereto, an address “X” and a numerical value subsequent thereto, and an address “Y” and a numerical value subsequent thereto.
  • the address “G” and the number “01” mean a command to move the axis by linear interpolation, and the addresses “X” and “Y” and the numerical value following these mean the coordinates of the command position where the axis moves.
  • the movement command “G01 X0.0 Y20.0” with the sequence number N01 shown in FIG. 3 is a command that means the movement of the axis by linear interpolation to the command position of the coordinates “X0.0 Y20.0”. .
  • the curve cancellation information 103 indicates that the generation of the curve path is canceled at the command position commanded to the same block by the address “L” and the numerical value “0” following the address “L”.
  • the block having the sequence number N03 shown in FIG. 3 includes a movement command “G01 X30.0 Y20.0” and curve cancellation information “L0”. Therefore, the block of sequence number N03 means that the axis is moved to the command position of coordinates “X30.0 Y20.0” in accordance with the movement command, and then the generation of the curve path is canceled at this command position.
  • the coordinates of the command position are two-dimensional, that is, the coordinate addresses are only “X” and “Y”. In the machining program input to, the coordinates of the command position are indicated by the three-dimensional coordinate addresses “X”, “Y”, and “Z” and the numerical values that follow them.
  • step S102 shown in FIG. 2 the machining program analysis unit 13 of the numerical control apparatus 10 analyzes the machining program 100 and sets command positions CL1 to CL10 commanded by the movement command of each block shown in FIG. Ask.
  • the command position CL1 indicates the command position by the movement command of the block of sequence number N01. The same applies to CL2 to CL10.
  • the machining program analysis unit 13 obtains command positions CL3 and CL8 where the curve cancellation information is commanded.
  • the command positions of the block of sequence number “N03” and the block of sequence number “N08” in which the curve cancellation information is described correspond to the command positions CL3 and CL8 shown in FIG. 4A, respectively.
  • step S103 shown in FIG. 2 the curve path generation unit 14 of the numerical controller 10 generates a curve path based on the command positions CL1 to CL10 and the curve cancellation information commanded to the command positions CL3 and CL8. .
  • FIG. 4B shows a state in which a curved path that passes through the command position in order from the command position CL1 that is the head of the tool path is generated.
  • the curve path generation unit 14 first generates a curve path that passes through the command positions CL1, CL2, and CL3. At this time, since the curve cancellation information is commanded in CL3, the curve path generation unit 14 interrupts the generation of the curve path with CL3 as the end point of the curve path.
  • the command positions CL1, CL2, and CL3 are located on a straight line, the command positions CL1, CL2, and CL3 are linear paths, and a curved path # 1 is generated.
  • the curved path generation unit 14 restarts the generation of the curved path from the command position CL3 as a starting point, and generates a curved path that passes through CL3, CL4, CL5, CL6, CL7, and CL8.
  • the curve path generation unit 14 interrupts the generation of the curve path with CL8 as the end point.
  • curve path # 2 is generated.
  • the curved path generation unit 14 restarts the generation of the curved path from the command position CL8 as a starting point, and generates a curved path that passes through CL8, CL9, and CL10. As a result, curve path # 3 is generated.
  • step S104 shown in FIG. 2 the curve path interpolation unit 15 of the numerical controller 10 obtains the amount of tool movement per interpolation cycle according to the curve paths # 1 to # 3 generated by the curve path generation unit 14, respectively. Interpolated interpolation points are generated and passed to the motor drive unit 16. For example, when the time required for the tool to move between adjacent command positions is N times the interpolation cycle, the curve path interpolation unit 15 generates N ⁇ 1 interpolation points between the command positions.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a second specific example of the machining program input to the numerical control device 10
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a second specific example of the operation of the numerical control device 10 generating a curved path. is there.
  • the machining program input unit 11 of the numerical controller 10 acquires the machining program 200 shown in FIG. 5 and the machining program storage unit 12 stores this.
  • the starting tangent direction vector 201 is made up of addresses “VA”, “VB”, and “VC” followed by a numerical value.
  • the starting tangent direction vector 201 is vector information representing the tangent direction at the start point of the curved path toward the command position of the movement command of the block, that is, the command position of the movement command of the immediately preceding block. For example, the start tangent direction vector 201 included in the block with the sequence number N02 shown in FIG.
  • the command position commanded by the block with the sequence number N01 is the command position commanded by the block with the sequence number N01, that is, the tangent at the command position with the coordinates “X0.0 Y20.0”.
  • This is vector information representing the direction.
  • the addresses “VA”, “VB”, and “VC” of the starting tangent direction vector 201 indicate the X, Y, and Z components of the vector, respectively.
  • the end tangent direction vector 202 is vector information representing the tangent direction at the end point of the curved path toward the command position of the movement command of the same block by the addresses “VD”, “VE”, and “VF” and subsequent numerical values. is there.
  • the addresses “VD”, “VE”, and “VF” of the ending tangent direction vector 202 indicate the X, Y, and Z components of the vector, respectively.
  • step S102 shown in FIG. 2 the machining program analysis unit 13 of the numerical controller 10 analyzes the machining program 200, and determines command positions CL1 to CL10 commanded by the movement command of each block shown in FIG. Ask.
  • the command position CL1 indicates the command position by the movement command of the block of sequence number N01. The same applies to CL2 to CL10.
  • the machining program analysis unit 13 includes start tangent direction vectors SV2, SV4 and SV9 and end tangent direction vectors EV2 to EV10 at the command positions CL1 to CL10 of the movement commands of the respective blocks. Ask for.
  • step S103 shown in FIG. 2 the curve path generation unit 14 of the numerical controller 10 is based on the command positions CL1 to CL10, the start tangent direction vectors SV2, SV4 and SV9, and the end tangent direction vectors EV2 to EV10. , Generate a curved path.
  • FIG. 6B shows a state in which a curved path that passes through the command position in order from the command position CL1 that is the head of the tool path is generated.
  • the curve path generation unit 14 first generates a curve path that passes through the command positions CL1, CL2, and CL3. At this time, in the curved path from the command position CL1 to CL2, the tangential direction commanded by the start tangent direction vector SV2 is obtained at CL1 that is the start point of the curved path, and the end tangent direction vector EV2 is obtained at CL2 that is the end point of the curved path.
  • a curved path is generated so as to be in the tangential direction commanded in.
  • the start tangent direction vector is not commanded at CL2 which is the start point of the curve path, so that the tangent direction commanded by the end tangent direction vector EV2 at CL2 is obtained and the curve path A curved path is generated so that the tangential direction commanded by the end tangent direction vector EV3 is obtained at the end point CL3.
  • the start tangent direction vector SV4 is commanded at the command position CL3 which is the start point of the curve path, and therefore the generation of the curve path is temporarily interrupted at the command position CL3.
  • curve path # 4 is generated.
  • curve path # 5 and curve path # 6 are generated in the same procedure.
  • the generation of the curve path is temporarily interrupted at the command position commanded by the coordinates in the block including the start tangent direction vector 201, and the command position is The process proceeds to generation of the next curved path as the starting point.
  • step S104 shown in FIG. 2 the curve path interpolation unit 15 of the numerical controller 10 obtains the amount of tool movement per interpolation cycle according to the curve paths # 4 to # 6 generated by the curve path generation unit 14, respectively. Interpolated interpolation points are generated and passed to the motor drive unit 16.
  • the shape feature representing the feature of the movement command that instructs the movement of the tool or the workpiece and the shape of the route at a specific command position on the tool route.
  • the numerical control device 10 it is possible to generate a curved path based on the shape characteristic information of the curved path when passing the command position of the movement command, and the restored curved path is restored.
  • the degree of coincidence with the ideal path shape to be improved can be increased, and the processing accuracy and processing quality of the processing result can be improved.
  • the curve cancel information is commanded as the shape feature information, so that the generation of the curve path can be canceled according to the curve cancel information, and the restored curve path is restored. It can approach the ideal path to be done. As a result, the processing accuracy and processing quality of the processing result are improved.
  • a curved path is generated according to the start tangent direction vector and the end tangent direction vector.
  • the numerical controller 10 generates the curved path so that the tangent direction when the curved path passes the command position matches the direction of the start tangent direction vector and the end tangent direction vector. It becomes possible to approach the ideal path to be restored, and the processing accuracy and processing quality of the processing result can be improved.
  • the numerical control device 10 when the tangential direction vector at the start point of the movement command is not commanded together with the movement command, the tangential direction vector at the end point of the previous movement command is used as the start point of the movement command.
  • the tangent direction vector at Therefore, when the tangential direction vector at the end point of a specific movement command in the machining program matches the tangential direction vector at the start point of the immediately following movement command, only the tangential direction vector at the end point of the movement command may be specified. Therefore, it is possible to reduce the capacity of the machining program, reduce the amount of work and the work time when the operator creates the machining program, and improve the work efficiency.
  • the tangential direction vector at the command position commanded by the movement command is displayed along the curve path together with the command position. Since the calculation is performed based on the command position to be configured, the operator only needs to command a tangential direction vector for a portion of the machining program for which the machining accuracy of the machining result or the machining quality is desired to be improved. Therefore, the capacity of the machining program can be reduced, the amount of work and the work time when the operator creates the machining program can be reduced, and the work efficiency can be improved.
  • FIG. FIG. 7 is a diagram of a configuration example of the numerical controller according to the second embodiment.
  • symbol is attached
  • the machining program analysis unit 13 and the curve path generation unit 14 of the numerical control apparatus 10 according to the first embodiment are replaced with a machining program analysis unit 13a and a curve path generation unit 14a, respectively.
  • a tool data input unit 21, a tool data storage unit 22, a shape data input unit 23, a shape data storage unit 24, and a shape feature information calculation unit 25 are added.
  • the shape feature information calculation unit 25 includes a cutting point calculation unit 251, a cutting point storage unit 252, a curved path segment calculation unit 253, a curved path segment storage unit 254, a tangential direction vector calculation unit 255, and a tangential direction vector storage unit 256.
  • the machining program including the shape feature information is a processing target, and the curved path is based on the movement command and the shape feature information included in the machining program. Was restored and a tool path was generated.
  • shape feature information is calculated using tool data and shape data described later.
  • the machining program analysis unit 13a analyzes the machining program and obtains a command position commanded by a movement command described in the machining program.
  • the tool data input unit 21 receives tool data that is input from the outside and is information that defines a tool for processing a workpiece.
  • the tool data is information representing the shape of the tool, such as information representing the type of tool, tool diameter, tool edge radius, and tool length.
  • the numerical controller 10a can generate a tool model based on the tool data. That is, the tool data includes various information necessary for the numerical controller 10a to generate a tool model.
  • the tool data storage unit 22 stores the tool data input to the tool data input unit 21.
  • the shape data input unit receives shape data input from the outside.
  • the input shape data is data defining a machining shape model of the workpiece, that is, data representing the shape of the machining shape model.
  • the machining shape model has a machining curved surface that is a curved surface to be machined by a tool and an interference curved surface that is a curved surface to avoid interference.
  • the machining shape model is an ideal shape of a workpiece that is a result obtained by machining a workpiece by a machine tool according to a machining program.
  • the machine tool processes an object to be processed so that an error between the machining shape model and the workpiece is reduced.
  • the shape data storage unit 24 receives the shape data input to the shape data input unit 23 and stores the received shape data.
  • the shape feature information calculation unit 25 calculates shape feature information based on the command position, tool data, and shape data commanded by the movement command described in the machining program.
  • the cutting point calculation unit 251 calculates the cutting point on the workpiece based on the command position, tool data, and shape data instructed by the machining program.
  • the cutting point storage unit 252 stores the cutting points calculated by the cutting point calculation unit 251.
  • the curved path section calculation unit 253 calculates a curved path section based on the shape data and the cutting points stored in the cutting point storage unit 252.
  • the curved path segment storage unit 254 stores the curved path segment calculated by the curved path segment calculation unit 253.
  • the tangential direction vector calculation unit 255 calculates a tangential direction vector at each cutting point based on the shape data, the cutting point stored in the cutting point storage unit 252 and the curved path section stored in the curved path section storage unit 254. calculate.
  • the curve path generation unit 14 a is stored in the command position commanded by the movement command described in the machining program, the curve path section stored in the curve path section storage unit 254, and the tangential direction vector storage unit 256. A curved path is generated based on the tangential direction vector.
  • FIG. 8 is a flowchart showing an operation example of the numerical control apparatus 10a according to the second embodiment.
  • the flowchart of FIG. 8 shows a procedure of operations in which the numerical controller 10a generates a tool path.
  • a machining program, tool data, and shape data are input to the numerical controller 10a (step S201). That is, in the numerical controller 10a, the machining program input unit 11 reads the machining program from the outside, the tool data input unit 21 reads the tool data from the outside, and the shape data input unit 23 reads the shape data from the outside.
  • the numerical controller 1 stores a machining program input via the machining program input unit 11 in the machining program storage unit 12 and stores tool data input via the tool data input unit 21 in the tool data storage unit 22.
  • the shape data input via the shape data input unit 23 is stored in the shape data storage unit 24.
  • the input of the machining program executed as step S201 is realized by reading a file described in the G code format, for example, output by the CAD / CAM system. Alternatively, it is realized by an operator operating an input device such as a keyboard to input necessary information and creating a machining program. Moreover, the input of the tool data executed as step S201 is realized when the operator inputs the tool data using an input device such as a keyboard. Alternatively, it is realized by inputting CAD data from the outside and generating tool data by the tool data input unit 21 converting the CAD data. Further, the input of shape data executed as step S201 is realized by the operator inputting shape data by operating an input device such as a keyboard. Alternatively, it is realized by inputting CAD data from the outside and generating shape data by the shape data input unit 23 converting the CAD data.
  • step S202 the numerical controller 10a analyzes the machining program input in step S201 (step S202).
  • step S202 the machining program analysis unit 13a reads a machining program from the machining program storage unit 12, and obtains a command position of a movement command described in the read machining program.
  • the machining program analysis unit 13a passes the obtained command position to the cutting point calculation unit 251.
  • the numerical controller 10a calculates a cutting point based on the command position obtained in step S202, the tool data stored in the tool data storage unit 22, and the shape data stored in the shape data storage unit 24. (Step S203).
  • the cutting point is calculated by the cutting point calculation unit 251.
  • step S203 the cutting point calculation unit 251 first receives the command position from the machining program analysis unit 13a, reads the tool data from the tool data storage unit 22, and reads the shape data from the shape data storage unit 24.
  • the cutting point calculation unit 251 creates a tool model of a tool shape based on the tool data, and creates a machining shape model of a machining shape that is a machining target based on the shape data.
  • the machining shape model is composed of a plurality of machining curved surfaces.
  • the cutting point calculation unit 251 obtains a cutting point that is a virtual processing point on the processing curved surface of the processing shape model when the tool model is arranged at each command position.
  • the command position is the relative position of the tool with respect to the workpiece when the tool processes the workpiece, and if a tool model is placed at the command position, ideally the tool model and machining at each command position.
  • the machining surface of the shape model touches.
  • the cutting point calculation unit 251 calculates the cutting points by the method shown in FIGS. 9 to 17. A method by which the cutting point calculation unit 251 calculates cutting points will be described with reference to FIGS. 9 to 17. Normally, one cutting point is calculated for each command position, but if the command position satisfies a specific condition, a plurality of cutting points are calculated for the command position that satisfies the specific condition.
  • FIG. 9 to 11 are diagrams showing an example of the relationship between the command position, the tool model, and the machining surface of the machining shape model when the tool information represents the shape of the ball end mill tool.
  • FIG. 9 shows a state in which the tool model arranged at the command position is separated from the machining curved surface of the machining shape model.
  • the cutting point calculation unit 251 calculates one point on the machining curved surface where the distance between the tool model and the machining curved surface is the shortest as the cutting point.
  • FIG. 10 shows a state in which the tool model arranged at the command position is in contact with the machining curved surface of the machining shape model.
  • the cutting point calculation unit 251 calculates one point where the tool model and the machining curved surface are in contact as a cutting point.
  • FIG. 11 shows a state in which the tool model arranged at the command position interferes with the machining curved surface.
  • the cutting point calculation unit 251 offsets the tool model inward until the tool model and the machining curved surface come into contact with each other. At this point, one point where the tool model and the machining curved surface are in contact is calculated as a cutting point.
  • FIG. 12 to 14 are diagrams showing an example of the relationship between the command position, the tool model, and the machining surface of the machining shape model when the tool information represents the shape of the radius end mill tool.
  • FIG. 12 shows a state in which the tool model arranged at the command position is in a state separated from the machining curved surface of the machining shape model.
  • the cutting point calculation unit 251 calculates one point on the machining curved surface where the distance between the tool model and the machining curved surface is the shortest as the cutting point.
  • FIG. 13 shows a state where the tool model placed at the command position is in contact with the machining curved surface of the machining shape model.
  • the cutting point calculation unit 251 calculates one point where the tool model and the machining curved surface are in contact as a cutting point.
  • FIG. 14 shows a state in which the tool model arranged at the command position interferes with the machining curved surface.
  • the cutting point calculation unit 251 offsets the tool model inward until the tool model and the machining curved surface come into contact with each other. At this point, one point where the tool model and the machining curved surface are in contact is calculated as a cutting point.
  • FIG. 15 to 17 are diagrams showing examples of the relationship between the command position, the tool model, and the machining curved surface of the machining shape model when the tool information represents the shape of the flat end mill tool.
  • FIG. 15 shows a state in which the tool model arranged at the command position is separated from the machining curved surface of the machining shape model.
  • the cutting point calculation unit 251 calculates one point on the machining curved surface where the distance between the tool model and the machining curved surface is the shortest as the cutting point.
  • FIG. 16 shows a state in which the tool model arranged at the command position is in contact with the machining curved surface of the machining shape model.
  • the cutting point calculation unit 251 calculates one point where the tool model and the machining curved surface are in contact as a cutting point.
  • FIG. 17 shows a state in which the tool model arranged at the command position interferes with the machining curved surface.
  • the cutting point calculation unit 251 offsets the tool model inward until the tool model and the machining curved surface come into contact with each other. At this point, one point where the tool model and the machining curved surface are in contact is calculated as a cutting point.
  • the cutting point calculation unit 251 calculates a cutting point for each machining curved surface.
  • the cutting point calculation unit 251 treats the cutting points as existing on each machining curved surface.
  • the cutting point calculation unit 251 performs cutting when the closest distance between the tool model and each machining curved surface when the tool model is arranged at the command position is equal to or less than a predetermined threshold value. What is necessary is to calculate a point.
  • the cutting point calculation unit 251 stores the cutting point obtained as described above in the cutting point storage unit 252 in association with the command position where the cutting point is calculated and the processing curved surface where the cutting point exists. That is, the cutting point storage unit 252 has information indicating whether each cutting point calculated by the cutting point calculation unit 251 is a cutting point obtained when the tool model is arranged at which command position, and the cutting point is It is stored together with information indicating on which processed curved surface it exists.
  • information indicating which cutting point is obtained when the tool model is arranged at which command position and information indicating which machining surface the cutting point exists on are stored together with the cutting point. Collectively, it may be referred to as attribute information.
  • the numerical controller 10 a calculates a curve path section based on the cutting point and attribute information stored in the cutting point storage unit 252 and the shape data stored in the shape data storage unit 24 ( Step S204).
  • the curve route section calculation unit 253 performs calculation of the curve route section.
  • step S204 the curve path section calculation unit 253 first reads the cutting point and attribute information from the cutting point storage unit 252, and reads the shape data from the shape data storage unit 24, and generates a machining shape model based on the shape data. To do.
  • the curve path section calculation unit 253 obtains a curve path section by grouping the command positions on one curve path in order from the head command position.
  • the curve path section calculation unit 253 confirms the cutting point corresponding to each command position, and when the cutting point satisfies a specific condition, sets the command position as the end of the curve path section. Whether the cutting point satisfies a specific condition is determined from the attribute information. For example, when one of the following (1) to (4) is true, the curved path section calculation unit 253 determines that the cutting point satisfies a specific condition, and sets the command position as the end of the curved path section. To do.
  • the cutting point at the command position is the connection position of the machining curved surface, that is, the attribute information of the cutting point indicates that the cutting point is on the connection position between a plurality of machining curved surfaces, or the command
  • the machining curved surface with which the tool contacts at the command position is switched, that is, when the machining curved surface where the cutting point exists at a certain command position is different from the machining curved surface where the cutting point exists immediately after the command position, Suppose a point meets certain conditions.
  • the curved path section calculation unit 253 may determine whether or not the command position is set to the end of the curved path section using conditions different from the above (1) to (4).
  • the curve path section calculation unit 253 sets the command position at the end of the obtained curve path section as the head of the next curve path section, and sets the command position and the cutting point at the command position. Confirm the same in order and calculate a new curve path section.
  • the curved path section calculation unit 253 performs the same processing until the confirmation of the cutting points at all the command positions is completed, and calculates the curved path section.
  • the curve path section calculation unit 253 stores the calculated curve path section in the curve path section storage unit 254.
  • the numerical controller 10 a stores the cutting point and attribute information stored in the cutting point storage unit 252, the curved path section stored in the curved path section storage unit 254, and the shape data storage unit 24.
  • a tangential direction vector is calculated based on the shape data (step S205).
  • the tangential direction vector is calculated by the tangential direction vector calculation unit 255.
  • step S205 the tangential direction vector calculation unit 255 first reads the cutting point and attribute information from the cutting point storage unit 252, reads the curve path section from the curve path section storage unit 254, and further reads the shape from the shape data storage unit 24. Read data.
  • the tangential direction vector calculation unit 255 generates a machining shape model based on the shape data, and calculates a tangential direction vector of the curved path when passing each command position for each curved path section.
  • the tangential direction vector calculation unit 255 In the calculation of the tangential direction vector of the curved path, the tangential direction vector calculation unit 255 first extracts one curved path section, and extracts a command position included in the curved path section and a cutting point corresponding to the command position. Next, the tangential direction vector calculation unit 255 calculates a normal direction vector at the cutting point of the machining curved surface of the machining shape model.
  • a normal direction vector calculation method for example, in a machining surface that is a parametric curved surface expressed by parameters, a normal direction vector is calculated by calculating an outer product of vectors indicating the directions of the parameters at the cutting point on the machining surface. There is a way to get it.
  • the tangential direction vector calculation unit 255 calculates a tangential direction vector of the curved path at the command position corresponding to each cutting point so as to be perpendicular to the calculated normal direction vector.
  • the obtained tangential direction vector is parallel to the machining curved surface at the cutting point of the machining curved surface of the machining shape model.
  • the tangential direction vector calculation unit 255 When there are a plurality of cutting points corresponding to one command position, the tangential direction vector calculation unit 255 has a cutting point on the same processing curved surface as the processing curved surface having a cutting point corresponding to the command position immediately before the command position. Select. Alternatively, the tangential direction vector calculation unit 255 selects a cutting point on the same machining curved surface as the machining curved surface having a cutting point corresponding to the command position immediately after the command position. Then, the tangential direction vector calculation unit 255 calculates a tangential direction vector using the normal direction vector at the selected cutting point. That is, the tangential direction vector calculation unit 255 calculates the tangential direction vector using the normal direction vector at the cutting point on the machining curved surface corresponding to the extracted curve path section.
  • a curved path that passes through each command position is generated in advance as a temporary curve path, and the temporary tangent direction vector that is the tangential direction vector at the command position of the temporary curve path is the normal direction.
  • a temporary tangent direction vector that is a direction from the immediately preceding command position to the immediately following command position is obtained in advance using the command positions before and after the target command position for which the tangential direction vector is obtained.
  • the tangent direction vector calculation unit 255 extracts the next curve path section and performs the same processing, and performs the same process. Is calculated.
  • the tangent direction vector calculation unit 255 repeats the same processing, and calculates the tangent direction vector at each command position for all the curve path sections stored in the curve path section storage unit 254.
  • the tangent direction vector calculation unit 255 stores the calculated tangent direction vectors in the tangent direction vector storage unit 256 together with the corresponding command position information.
  • the numerical control device 10a the command position obtained by analyzing the machining program, the curve path section stored in the curve path section storage unit 254, and the tangent direction stored in the tangent direction vector storage unit 256.
  • a curved path is generated based on the vector (step S206).
  • the curved path generation unit 14a generates the curved path.
  • step S206 the curved path generation unit 14a first receives the command position from the machining program analysis unit 13a, reads the curved path section from the curved path section storage unit 254, and reads the tangential direction vector from the tangential direction vector storage unit 256. .
  • the curve path generation unit 14a determines a command position for commanding curve cancellation information based on the curve path section.
  • the curve path generation unit 14a determines the command position at the end of each curve path section as a command position for commanding curve cancellation information.
  • the curve path generation unit 14a determines a start tangent direction vector and an end tangent direction vector at each command position based on the tangent direction vector.
  • the start tangent direction vector and the end tangent direction vector are the start tangent direction vector and the end tangent direction vector described in the first embodiment.
  • the curve path generation unit 14a determines the tangential direction vector corresponding to the head command position of the curve path section as the start tangent direction vector at the command position, and corresponds to the command position not corresponding to the head command position of the curve path section.
  • the tangent direction vector is determined as the end tangent direction vector at the command position.
  • the curve path generation unit 14a generates a curve path according to the command position, the curve cancellation information, the start tangent direction vector, and the end tangent direction vector.
  • the curved path generation unit 14a generates a curved path by the same procedure as the curved path generation unit 14 of the first embodiment generates a curved path.
  • step S207 the numerical controller 10a interpolates the curve path (step S207). Since the process in step S207 is the same as that in step S104 described in the first embodiment, the description thereof is omitted.
  • the numerical control apparatus 10a By operating in the above procedure, the numerical control apparatus 10a according to the first embodiment generates a tool path.
  • FIGS. 18 and 19 are diagrams showing specific examples of machining programs and command positions input to the numerical control device 10a
  • FIGS. 20 and 21 are diagrams showing specific examples of machining shape models
  • FIG. 22 is a tool model.
  • FIG. 23 is a diagram for explaining a cutting point calculation method
  • FIG. 24 is a diagram for explaining a curve path section
  • FIG. 25 is a procedure for calculating a tangential direction vector.
  • FIG. 26 is a diagram showing a specific example of the tangent direction vector
  • FIG. 27 is a diagram showing a specific example of the start tangent direction vector and the end tangent direction vector.
  • step S201 shown in FIG. 8 the machining program input unit 11 of the numerical controller 10a acquires the machining program 300 shown in FIG. 18, and the machining program storage unit 12 stores this.
  • the coordinates of the command position are two-dimensional, that is, the coordinate addresses are only “X” and “Z”, but are input to the numerical control device of the actual numerical control machine tool.
  • the coordinates of the command position are indicated by three-dimensional coordinate addresses “X”, “Y”, and “Z” and numerical values that follow them.
  • step S201 shown in FIG. 8 the tool data input unit 21 of the numerical controller 10a acquires tool data for generating the tool model T10 shown in FIG. 22, and the tool data storage unit 22 stores this. To do.
  • the shape data input unit 23 of the numerical controller 10a acquires shape data for generating the machining shape model M1 shown in FIG.
  • the machining shape model M1 is generated by a CAD / CAM system.
  • the shape data input to the numerical controller 10a is CAD data in a predetermined format.
  • the machining shape model M1 has machining curved surfaces S0 to S3. As shown in the sectional view of the machining shape model M1 in FIG. 21, the machining curved surfaces S0 and S1 are at the connection position e0, and the machining curved surfaces S1 and S2 are the connection positions. In e1, the processing curved surfaces S2 and S3 are connected at the connection position e2. Further, at the connection positions e0 and e2, the machining curved surfaces are connected tangentially, and at the connection position e1, the machining curved surfaces are connected continuously.
  • step S202 shown in FIG. 8 the machining program analysis unit 13a of the numerical controller 10a analyzes the machining program 300 and obtains command positions CL11 to CL25 commanded by the movement command of each block shown in FIG.
  • the command position CL11 indicates a command position based on a movement command for the block of sequence number N11.
  • the machining program analysis unit 13a passes the obtained command position to the cutting point calculation unit 251 and the curve path generation unit 14a.
  • step S203 shown in FIG. 8 the cutting point calculation unit 251 of the numerical controller 10a first generates a tool model T10 based on the tool data, and then generates a machining shape model M1 based on the shape data. .
  • the cutting point calculation unit 251 calculates cutting points in the machining shape model M1 when the tool model T10 is arranged at each of the command positions CL11 to CL25.
  • FIG. 23A is a cross-sectional view of the tool model T10 and the machining shape model M1 when the tool model T10 is arranged at the command position CL11.
  • command positions CL12 to CL25 are also displayed.
  • FIG. 23B shows how the cutting point calculation unit 251 calculates one or two cutting points for each of the command positions CL11 to CL25.
  • the cutting point calculation unit 251 first calculates CP110, which is a point on the machining curved surface S0, as a cutting point when the tool model T10 is arranged at the command position CL11.
  • the cutting point calculation unit 251 calculates a cutting point CP120 which is a point on the connection position e0 between the machining curved surfaces S0 and S1 as a cutting point when the tool model T10 is arranged at the command position CL12.
  • the cutting point calculation unit 251 adds attribute information indicating that the cutting point CP120 is on the connection position of the processing curved surface.
  • the cutting point calculation unit 251 calculates a cutting point CP130 that is a point on the processing curved surface S1 as a cutting point when the tool model T10 is arranged at the command position CL13.
  • the cutting point calculation unit 251 calculates the cutting points CP140 to CP210 in the same procedure for the command positions CL14 to CL21.
  • the cutting point calculation unit 251 is close to the two machining curved surfaces, the machining curved surface S1 and the machining curved surface S2, and therefore the cutting point corresponding to the command position CL22 is on the machining curved surface S1.
  • a cutting point CP220 that is a point and a cutting point CP221 that is a point on the processing curved surface S2 are calculated.
  • the cutting point calculation unit 251 calculates a cutting point CP230 as a cutting point corresponding to the command position CL23, calculates a cutting point CP240 as a cutting point corresponding to the command position CL24, and uses it as a cutting point corresponding to the command position CL25.
  • a cutting point CP250 is calculated.
  • the cutting point calculation unit 251 passes the calculated cutting point and attribute information to the cutting point storage unit 252, and the cutting point storage unit 252 stores this.
  • step S204 shown in FIG. 8 the curve path section calculation unit 253 of the numerical control device 10a is configured to correspond to the command positions CL11 to CL25 based on the cutting point and attribute information stored in the cutting point storage unit 252.
  • the route section is calculated.
  • FIG. 24 is a diagram illustrating a correspondence relationship between the curve path section calculated by the curve path section calculation unit 253 and the command positions CL11 to CL25.
  • the curve path section calculation unit 253 indicates that the command position corresponding to the cutting point satisfying the condition or the command position satisfying the condition is a curve.
  • a curve route is calculated by determining that it corresponds to the end of the route section.
  • the curved path section calculation unit 253 first sets the head of the first curved path section as the command position CL11, and then checks the subsequent command position CL12.
  • the confirmation of the command position CL12 performed by the curve path section calculation unit 253 is to confirm the cutting point corresponding to the command position CL12 and the attribute information of the cutting point.
  • the curve path section calculation unit 253 satisfies the above (Condition 1) because the cutting point corresponding to the command position CL12 is the cutting point CP120 and the CP 120 is on the connection position e0. Therefore, the curved path segment calculation unit 253 determines that the command position CL12 corresponds to the end of the curved path segment.
  • the curve path section calculation unit 253 sets the command position CL12 at the end of the curve path section CR0 as the head of the next curve path section, and confirms the command position CL13 that follows the command position CL12. Since the command position CL13 does not satisfy the above (Condition 2) and the cutting point CP130 corresponding to the command position CL13 does not satisfy the above (Condition 1), the curve path section calculation unit 253 determines that the command position CL13 is a curve. Judge that it does not correspond to the end of the route section.
  • the curved path section calculation unit 253 confirms the command positions CL14 to CL21 in the same procedure, and determines that these command positions do not correspond to the end of the curved path section. Next, the curve path section calculation unit 253 confirms the command position CL22. Since the cutting points corresponding to the command position CL22 are the cutting points CP220 and CP221 and have a plurality of cutting points, the command position CL22 satisfies the above (condition 2). Therefore, the curved path segment calculation unit 253 determines that the command position CL22 corresponds to the end of the curved path segment. As a result, a curve path section CR1 composed of the command positions CP13 to CP22 is obtained.
  • the curved path section calculation unit 253 confirms the remaining command positions CL23 to CL25 in the same procedure, and calculates curved path sections CR2 and CR3.
  • the curved path section calculation unit 253 passes the calculated curved path sections CR0 to CR3 to the curved path section storage unit 254, and the curved path section storage unit 254 stores this.
  • step S205 shown in FIG. 8 the tangential direction vector calculation unit 255 of the numerical controller 10a is stored in the cutting point and attribute information stored in the cutting point storage unit 252, and in the curve path section storage unit 254. Based on the curve path section and the shape data stored in the shape data storage unit 24, tangential direction vectors at the command positions CL11 to CL25 are calculated.
  • the tangential direction vector calculation unit 255 first generates the machining shape model M1 based on the shape data, and then the normal direction vector shown in FIG. For the command positions CL12 to CL22 (see FIG. 23) included in the curve path section CR1 shown in FIG. 24, the normal direction vectors NV120 to NV221 at the corresponding cutting points CP120 to CP221 are calculated.
  • the tangential direction vector calculation unit 255 calculates a normal direction vector at each cutting point by evaluating the machining curved surface at the cutting points CP120 to CP221.
  • the tangential direction vector calculation unit 255 generates a provisional curve path that passes through the command positions CL12 to CL22, specifically, the provisional curve path PCV1 shown in FIG. At this time, the tangential direction vector calculation unit 255 obtains tangential direction vectors when the temporary curve path PCV1 passes through the command position as temporary tangent direction vectors PV121 to PV220.
  • the tangent direction vector calculation unit 255 corrects the obtained temporary tangent direction vectors PV121 to PV220 to obtain final tangent direction vectors TV121 to TV220 shown in FIG.
  • FIG. 25C shows a case where the temporary tangent direction vectors PV121 to PV220 at the command positions CL12 to CL22 are corrected to be perpendicular to the normal direction vectors NV120 to NV221 at the cutting points corresponding to the command positions. An example is shown.
  • the tangential direction vector calculation unit 255 When correcting the temporary tangent direction vectors PV121 to PV220, the tangential direction vector calculation unit 255 first cuts the temporary tangent direction vector PV121 when the temporary curve path PCV1 passes the command position CL12, corresponding to the command position CL12. Correction is performed so as to be perpendicular to the normal direction vector NV120 of CP120, and a final tangential direction vector TV121 is obtained. The tangential direction vector calculation unit 255 obtains the tangential direction vectors TV130 to TV210 in the same manner for the command positions CL13 to CL21.
  • the tangential direction vector calculation unit 255 selects a cutting point used for calculation.
  • the tangential direction vector calculation unit 255 selects the cutting point CP220 that exists on the same machining curved surface S1.
  • the tangential direction vector calculation unit 255 corrects the temporary tangent direction vector PV220 so as to be perpendicular to the normal direction vector NV220 of the selected cutting point CP220, and obtains a final tangential direction vector TV220.
  • the tangential direction vector calculation unit 255 calculates the tangential direction vectors TV121 to TV220 at the command positions CL12 to CL22 included in the curved path section CR1 by the above procedure.
  • the tangential direction vector calculation unit 255 calculates the tangential direction vector at the command position in the same procedure for the other curved path sections CR0, CR2, and CR3.
  • FIG. 26 is a diagram illustrating an example of a normal direction vector and a tangential direction vector in each of the curve path sections CR0, CR2, and CR3.
  • FIG. 26A shows normal direction vectors NV110 to NV120 of cutting points at command positions CL11 to CL12, and tangential direction vectors TV110 to TV120 calculated using the normal direction vectors NV110 to NV120.
  • FIG. 26B shows normal direction vectors NV221 to NV240 of cutting points at command positions CL22 to CL24, and tangential direction vectors TV221 to TV240 calculated using the normal direction vectors NV221 to NV240.
  • FIG. 26C shows normal direction vectors NV240 to NV250 of cutting points at command positions CL24 to CL25, and tangential direction vectors TV240 to TV250 calculated using the normal direction vectors NV240 to NV250.
  • the tangential direction vector calculation unit 225 passes the calculated tangent direction vectors TV110 to TV250 at the command positions to the tangential direction vector storage unit 256, and the tangential direction vector storage unit 256 stores them.
  • the curve path generation unit 14a of the numerical controller 10a includes the command position output from the machining program analysis unit 13a, the curve path section stored in the curve path section storage unit 254, A curved path is generated based on the tangent direction vector stored in the tangential direction vector storage unit 256.
  • the curve path generation unit 14a first determines a command position for instructing curve cancellation information based on the curve path sections CR0 to CR3 read from the curve path section storage unit 254. Specifically, the curve path generation unit 14a determines the command positions CL12, CL22, CL24, and CL25 that are the end of each curve path section as command positions that command curve cancellation information.
  • the curve path generation unit 14a obtains the start tangent direction vector and the end tangent direction vector at the command position included in each curve path section among the curve path sections read from the curve path section storage unit 254.
  • the curve path generation unit 14a first obtains a start tangent direction vector and an end tangent direction vector at the command positions CL11 and CL12 of the curve path section CR0. Specifically, since the command position CL11 is the head of the curve path section CR0, the curved path generation unit 14a determines the tangent direction vector TV110 as the start tangential direction vector SV12 at the command position CL11.
  • the curved path generation unit 14a determines the tangent direction vector TV120 at the command position CL12 as the end tangent direction vector EV12 at the command position CL12. Next, the curve path generation unit 14a obtains a start tangent direction vector and an end tangent direction vector at the command positions CL12 to CL22 in the curve path section CR1. Specifically, since the command position CL12 is the head of the curve path section CR1, the curved path generation unit 14a determines the tangent direction vector TV121 as the start tangent direction vector SV13 at the command position CL12, and the tangential direction at the command position CL13. Vector TV 130 is determined as end tangent direction vector EV13 at command position CL13.
  • the curve path generation unit 14a obtains the start tangent direction vector and the end tangent direction vector at the command positions CL14 to CL22 in the same manner. Similarly, the curve path generation unit 14a obtains the start tangent direction vector and the end tangent direction vector at each command position for the curve path sections CR2 and CR3.
  • FIG. 27A shows the start tangent direction vector and the end tangent direction vector obtained by the curved path generation unit 14a by the above procedure.
  • the command position in which both the end tangent direction vector and the start tangent direction vector are associated corresponds to the command position that commands the curve cancellation information. This is because the command position for commanding the curve cancellation information corresponds to the end of a certain curve path section and also corresponds to the head of the next curve path section.
  • the command position CL12 (see FIG. 23 (a)) is the end of the curve path section CR0 and the head of the curve path section CR1, so the command position CL12 includes Both the end tangent direction vector EV12 and the start tangent direction vector SV13 are associated with each other.
  • the curve cancellation information, the end tangent direction vector, and the start tangent direction vector are the shape feature information according to the second embodiment.
  • the curve path generation unit 14a outputs the command positions CL11 to CL25 output from the machining program analysis unit 13a, the command positions CL12, CL22, CL24, and CL25 obtained as command positions for commanding the curve cancellation information, and the curve path.
  • a curved path is generated based on the start tangent direction vectors SV12, SV13, SV23, SV25 and the end tangent direction vectors EV12 to EV25 obtained for the sections CR0 to CR3.
  • the curved path generation unit 14a generates curved paths # 7 to # 10 shown in FIG.
  • step S207 shown in FIG. 8 the curve path interpolation unit 15 of the numerical controller 10a obtains the amount of tool movement per interpolation cycle according to the curve paths # 7 to # 10 generated by the curve path generation unit 14a. Interpolated interpolation points are generated and passed to the motor drive unit 16.
  • the numerical control device 10a includes the tool data including information indicating the command position commanded by the movement command included in the machining program, the type and shape of the tool used in the machining, and the like. And shape feature information corresponding to each movement command based on the shape data defining the machining shape model of the workpiece, and each of the tool paths constituting the tool path based on the command position and the calculated shape feature information It was decided to generate a curved path.
  • the shape feature information is the curve cancellation information, the start tangent direction vector, and the end tangent direction vector described above.
  • the numerical control device 10a it is possible to generate an interpolation curve based on the shape feature information even when the shape feature information is not included in the machining program, and the first embodiment is applied. Similar to the numerical control device 10, the degree of coincidence between the restored curved path and the ideal path shape to be restored can be increased, and the machining accuracy and quality of the machining result can be improved. In addition, the amount of work and work time when the operator creates the machining program can be reduced, and the work efficiency can be improved.
  • Embodiment 3 the numerical control device calculates shape feature information based on the movement command, tool data, and shape data included in the machining program, and generates a curved path in consideration of the calculated shape feature information. It was.
  • a numerical control device that does not have a function of converting a machining program in consideration of shape feature information and generating a curved path in consideration of shape feature information is different from that in Embodiment 2.
  • a program conversion apparatus that generates a machining program capable of generating a similar curve path will be described.
  • FIG. 28 is a diagram of a configuration example of the program conversion apparatus according to the third embodiment.
  • the program conversion apparatus 30 according to the third embodiment includes a machining program input unit 11, a machining program storage unit 12, a machining program analysis unit 13a, a tool data input unit 21, a tool data storage unit 22, a shape data input unit 23, and shape data.
  • a storage unit 24, a shape feature information calculation unit 25, a machining program conversion unit 31, a post-conversion machining program storage unit 32, and a post-conversion machining program output unit 33 are provided.
  • the machining program input unit 11, the machining program storage unit 12, the machining program analysis unit 13a, the tool data input unit 21, the tool data storage unit 22, the shape data input unit 23, and the shape data storage unit 24 and the shape feature information calculation unit 25 are a machining program input unit 11, a machining program storage unit 12, a machining program analysis unit 13a, a tool data input unit 21, and a tool data storage unit 22 of the numerical controller 10a according to the second embodiment.
  • the shape data input unit 23, the shape data storage unit 24, and the shape feature information calculation unit 25 are the same. Therefore, description of each of these components is omitted.
  • the machining program conversion unit 31 converts the machining program based on the shape feature information calculated by the shape feature information calculation unit 25. Specifically, the machining program conversion unit 31 is stored in the command position output from the machining program analysis unit 13 a, the curve path section stored in the curve path section storage unit 254, and the tangential direction vector storage unit 256. The machining program stored in the machining program storage unit 12 is converted based on the tangential direction vector being displayed.
  • the post-conversion machining program storage unit 32 stores a post-conversion machining program that is a machining program after being converted by the machining program conversion unit 31.
  • the post-conversion machining program output unit 33 reads the post-conversion machining program stored in the post-conversion machining program storage unit 32 and outputs it to the outside.
  • FIG. 29 is a flowchart of an operation example of the program conversion apparatus 30 according to the third embodiment.
  • the flowchart of FIG. 29 shows a procedure of an operation in which the program conversion apparatus 30 converts the machining program and outputs the converted machining program to the outside.
  • step S301 In the operation in which the program conversion device 30 converts the machining program and outputs the converted machining program to the outside, first, the machining program, tool data, and shape data are input to the program conversion device 30 (step S301). Since this step S301 is the same process as step S201 executed by the numerical control apparatus 10a described in the second embodiment, the description thereof is omitted.
  • step S302 the program conversion device 30 analyzes the machining program input in step S301 (step S302). Since this step S302 is the same process as step S202 executed by the numerical control apparatus 10a described in the second embodiment, the description thereof will be omitted.
  • Step S303 the program conversion device 30 calculates a cutting point based on the command position obtained in step S302, the tool data stored in the tool data storage unit 22, and the shape data stored in the shape data storage unit 24. Since this step S303 is the same process as step S203 executed by the numerical control apparatus 10a described in the second embodiment, the description thereof will be omitted.
  • Step S304 the program conversion apparatus 30 calculates a curve path section based on the cutting point and attribute information stored in the cutting point storage unit 252 and the shape data stored in the shape data storage unit 24 ( Step S304). Since this step S304 is the same process as step S204 executed by the numerical control apparatus 10a described in the second embodiment, the description thereof is omitted.
  • the program conversion device 30 stores the cutting point and attribute information stored in the cutting point storage unit 252, the curve path section stored in the curve path section storage unit 254, and the shape data storage unit 24.
  • a tangential direction vector is calculated on the basis of the shape data (step S305). Since this step S305 is the same process as step S205 executed by the numerical control apparatus 10a described in the second embodiment, the description thereof will be omitted.
  • the program conversion apparatus 30 receives the command position output from the machining program analysis unit 13a, the curve path section stored in the curve path section storage unit 254, and the tangent stored in the tangent direction vector storage unit 256. Based on the direction vector, the machining program stored in the machining program storage unit 12 is converted to generate a converted machining program, which is output to the outside (step S306). In step S306, the machining program conversion unit 31 generates a post-conversion machining program, and the post-conversion machining program output unit 33 outputs it.
  • step S306 the machining program conversion unit 31 first receives a command position from the machining program analysis unit 13a, reads a curve path section from the curve path section storage unit 254, and reads a tangential direction vector from the tangent direction vector storage unit 256. .
  • the machining program conversion unit 31 determines a command position for commanding the curve cancellation information based on the curve path section.
  • the machining program conversion unit 31 determines the command position at the end of each curve path section as a command position for commanding curve cancellation information.
  • the machining program conversion unit 31 determines a start tangent direction vector and an end tangent direction vector at each command position based on the tangent direction vector.
  • the start tangent direction vector and the end tangent direction vector are the start tangent direction vector and the end tangent direction vector described in the first embodiment.
  • the machining program conversion unit 31 determines a tangential direction vector corresponding to the head command position of the curve path section as a start tangent direction vector at the command position, and corresponds to a command position not corresponding to the head command position of the curve path section.
  • the tangent direction vector is determined as the end tangent direction vector at the command position.
  • the machining program conversion unit 31 reads the machining program from the machining program storage unit 12, sets the read machining program to command positions for instructing curve cancellation information, and the start tangent direction vector and the end tangent direction at each command position. Convert based on vector. Specifically, the machining program conversion unit 31 adds curve cancellation information to a block corresponding to a command position for instructing curve cancellation information among the blocks of the machining program, and further corresponds to each command position.
  • a post-conversion machining program is generated by adding one or both of a start tangent direction vector and an end tangent direction vector to the block.
  • the machining program conversion unit 31 does not need to add the start tangent direction vector to the block corresponding to the command position for which the start tangent direction vector is not obtained, or starts the end tangent direction vector at the command position. It may be added as a tangential direction vector.
  • the post-conversion machining program generated by the machining program conversion unit 31 is stored in the post-conversion machining program storage unit 32.
  • the post-conversion machining program output unit 33 reads the post-conversion machining program from the post-conversion machining program storage unit 32 and outputs it to the outside.
  • the output of the post-conversion machining program to the outside may be performed in the same format as the machining program input to the machining program input unit 11, or may be performed in another format.
  • the machining program input unit 11 receives a machining program in a text format or binary format.
  • FIG. 30 is a diagram showing a specific example of the post-conversion machining program generated by the program conversion apparatus 30.
  • step S301 shown in FIG. 29 the machining program input unit 11 of the program conversion device 30 acquires the machining program 300 shown in FIG. 18, and the machining program storage unit 12 stores this.
  • step S301 shown in FIG. 29 the tool data input unit 21 of the program conversion device 30 acquires tool data for generating the tool model T10 shown in FIG. 22, and the tool data storage unit 22 stores this. To do.
  • the shape data input unit 23 of the program conversion device 30 acquires shape data for generating the machining shape model M1 shown in FIG. 20, and this is stored in the shape data storage unit 24.
  • the machining shape model M1 is generated by a CAD / CAM system.
  • the shape data input to the program conversion device 30 is CAD data in a predetermined format.
  • the machining shape model M1 has machining curved surfaces S0 to S3. As shown in the sectional view of FIG. 21, the machining curved surfaces S0 and S1 are machined at the connection position e0, and the machining curved surfaces S1 and S2 are machining at the connection position e1.
  • the curved surfaces S2 and S3 are connected at the connection position e2.
  • step S301 is the same process as step S201 executed by the numerical control apparatus 10a described in the second embodiment.
  • steps S302 to S305 shown in FIG. 29 the program conversion apparatus 30 executes the same processing as steps S202 to S205 executed by the numerical control apparatus 10a described in the second embodiment.
  • step S306 shown in FIG. 29 the machining program conversion unit 31 of the program conversion device 30 first receives command positions CL11 to CL25 from the machining program analysis unit 13a (see FIG. 23A), and further, a curve path section.
  • the curve path sections CR0 to CR3 are read from the storage unit 254 (see FIG. 24), and the tangential direction vectors TV121 to TV220 are read from the tangent direction vector storage unit 256 (see FIG. 25 (c)).
  • the machining program conversion unit 31 determines a command position for commanding the curve cancellation information based on the curve path sections CR0 to CR3. Specifically, the machining program conversion unit 31 determines the command positions CL12, CL22, CL24, and CL25, which are the end of each curve path section, as command positions that command curve cancellation information.
  • the machining program conversion unit 31 obtains a start tangent direction vector and an end tangent direction vector at the command position included in each curve path section among the curve path sections read from the curve path section storage unit 254.
  • the machining program conversion unit 31 first obtains a start tangent direction vector and an end tangent direction vector at the command positions CL11 and CL12 of the curve path section CR0. Specifically, since the command position CL11 is the head of the curve path section CR0, the machining program conversion unit 31 determines the tangent direction vector TV110 as the start tangent direction vector SV12 at the command position CL11.
  • the machining program conversion unit 31 determines the tangent direction vector TV120 at the command position CL12 as the end tangent direction vector EV12 at the command position CL12. Next, the machining program conversion unit 31 obtains a start tangent direction vector and an end tangent direction vector at the command positions CL12 to CL22 in the curved path section CR1. Specifically, since the command position CL12 is the head of the curve path section CR1, the machining program conversion unit 31 determines the tangent direction vector TV121 as the start tangent direction vector SV13 at the command position CL12, and the tangential direction at the command position CL13. Vector TV 130 is determined as end tangent direction vector EV13 at command position CL13.
  • the machining program conversion unit 31 similarly determines the start tangent direction vector and the end tangent direction vector at the command positions CL14 to CL22.
  • the machining program conversion unit 31 similarly obtains the start tangent direction vector and the end tangent direction vector at each command position for the curve path sections CR2 and CR3.
  • the start tangent direction vector and the end tangent direction vector obtained by the machining program conversion unit 31 in the above procedure are as shown in FIG.
  • the machining program conversion unit 31 converts the machining program 300 based on the command position for instructing the curve cancellation information and the start tangent direction vector and the end tangent direction vector at each command position determined in the above processing. Then, the post-conversion machining program 400 shown in FIG. 30 is generated. That is, the machining program conversion unit 31 adds the curve cancellation information to the block corresponding to the command position for instructing the curve cancellation information among the blocks constituting the machining program 300, and further to each block. Thus, the start tangent direction vector and the end tangent direction vector at the corresponding command position are added. As shown in FIG.
  • the machining program conversion unit 31 when the command position commanded by the movement command of each block of the machining program 300 before the conversion is the command position commanded by the curve cancellation information, the machining program conversion unit 31 A command 403 “L0” obtained by adding a numerical value “0” to the address “L” is added as curve cancellation information.
  • the machining program conversion unit 31 converts the X, Y, and Z components of the vector to addresses “VA”, “VB”, and “VC”, and a command 401 having a component value added thereto is added as a starting tangent direction vector.
  • the machining program conversion unit 31 converts the X, Y, and Z components of the vector to addresses “VD”, “VE”, and A command 402 having a configuration in which the component value is added to “VF” is added as an end tangent direction vector.
  • the processing program conversion unit 31 stores the post-conversion processing program 400 in the post-conversion processing program storage unit 32, which is read out by the post-conversion processing program output unit 33 and output to the outside. To do.
  • the program conversion device 30 includes tool data including information indicating the command position commanded by the movement command included in the machining program and the type and shape of the tool used in machining. And shape feature information corresponding to each movement command is calculated based on the shape data defining the machining shape model of the workpiece, and the machining program is converted based on the shape feature information.
  • the program conversion device 30 can convert a machining program that does not include shape feature information into a machining program that includes shape feature information.
  • the amount of work and work time when the operator creates the machining program can be reduced, and the work efficiency can be improved.
  • the cutting point on the machining shape when the tool passes the command position of each movement command is obtained, and the cutting point is on the boundary of the machining curved surface of the machining shape model.
  • the machining program is converted so that the curve cancellation information is commanded together with the movement command when it is in contact with two or more machining curved surfaces of the machining shape model at the same time. Therefore, it is possible to automatically obtain a machining program including curve cancellation information even when the machining program does not include curve cancellation information. Therefore, it is possible to reduce the work amount and work time when the worker creates the machining program, and the work efficiency can be improved.
  • the interpolation curve generated when the tool passes through the boundary between the machining curved surface and the position where the corner is formed by the machining curved surface is canceled, the machining accuracy of the machining result can be improved.
  • the cutting point on the machining shape when the tool passes the command position of each movement command is obtained, and the cutting point is at a position where the machining shape has a discontinuous curvature. If it exists, the machining program is converted so as to command the curve cancellation information together with the movement command. Therefore, it is possible to automatically obtain a machining program including curve cancellation information even when the machining program does not include curve cancellation information. Therefore, it is possible to reduce the work amount and work time when the worker creates the machining program, and the work efficiency can be improved. Furthermore, since the interpolation curve generated when the tool passes through the boundary between the machining curved surface and the position where the corner is formed by the machining curved surface is canceled, the machining accuracy of the machining result can be improved.
  • the cutting point on the machining shape when the tool passes the command position of each movement command is obtained, and the tangential direction vector of the machining curved surface of the machining shape at the cutting point And the machining program is converted to command the tangential direction vector calculated together with the movement command. Therefore, even when the machining program does not include a tangential direction vector, a machining program including the tangential direction vector can be automatically obtained. Therefore, it is possible to reduce the work amount and work time when the worker creates the machining program, and the work efficiency can be improved. Furthermore, since the interpolation curve generated when the tool passes through the boundary between the machining curved surface and the position where the corner is formed by the machining curved surface is canceled, the machining accuracy of the machining result can be improved.
  • FIG. 31 is a diagram showing a hardware configuration of the numerical control device and the program conversion device according to each embodiment of the present invention.
  • the hardware shown in FIG. 31 includes a processor 51 that performs arithmetic processing, a memory 52 that the processor 51 uses as a work area, a storage device 53 that stores a program for operating as a numerical control device or a program conversion device, and a user
  • An input device 54 that is an input interface between the communication device 56, a display device 55 that displays information to the user, and a communication device 56 that has a communication function with a controlled device or other numerical control device or other various devices.
  • the processor 51, the memory 52, the storage device 53, the input device 54, the display device 55, and the communication device 56 are connected by a data bus 50.
  • the processor 51 may be a processing device, an arithmetic device, a microprocessor, a microcomputer, a CPU (Central Processing Unit), a DSP (Digital Signal Processor), or the like.
  • the memory 52 is a non-volatile or volatile semiconductor memory, such as a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), a flash memory, an EPROM (Erasable Programmable ROM), or an EEPROM (Electrically EPROM), or a magnetic disk. , Flexible disk, optical disk, compact disk, mini disk, or DVD (Digital Versatile Disc).
  • the numerical control device and the program conversion device described in each embodiment can be realized by the processor 51 reading out from the storage device 53 and executing a program for operating as a numerical control device or a program conversion device.
  • the configuration described in the above embodiment shows an example of the contents of the present invention, and can be combined with another known technique, and can be combined with other configurations without departing from the gist of the present invention. It is also possible to omit or change the part.

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Abstract

数値制御装置は、工具に対する移動指令または加工対象物に対する移動指令が記述された加工プログラムを入力する加工プログラム入力部（１１）と、移動指令、および移動指令により指令された指令位置を通過する工具経路の形状の特徴を表した形状特徴情報に基づいて曲線経路を生成する曲線経路生成部（１４）と、を備える。

Description

数値制御装置、プログラム変換装置、数値制御方法およびプログラム変換方法
　本発明は、数値制御工作機械を構成する数値制御装置、数値制御加工プログラムを変換するプログラム変換装置、数値制御方法およびプログラム変換方法に関する。
　数値制御工作機械が加工対象物を加工するためには、加工対象物または数値制御工作機械に装着された工具を、予め設定された経路に移動させるための移動指令が記述された数値制御加工プログラム（以下単に「加工プログラム」と称する）が用いられる。加工プログラムは、例えば市販のＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ－Ａｉｄｅｄ　Ｄｅｓｉｇｎ）／ＣＡＭ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ａｉｄｅｄ　Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）装置によって作成され、例えばＧコードおよびマクロ文といった文字列の規定のフォーマットで記述される。ここでＧコードとは、数値制御で用いられる命令コードの１つであり、制御対象物の位置決め、直線補間、円弧補間または平面指定を行う際に加工プログラムに記述される指令コードである。
　従来、自由曲面を有する形状の加工対象物の加工を行う場合、ＣＡＤ／ＣＡＭ装置を利用して加工対象物の自由曲面に接するようにして仮想的に工具を移動させた直線、円弧、曲線等からなる理想的な経路を微小線分によって近似した経路（以下「工具経路」と称する）を作成した後、数値制御工作機械がその工具経路に沿って工具を移動させて切削加工する。
　ＣＡＤ／ＣＡＭ装置から出力される工具経路は数値制御装置が解釈できるＧコードの移動指令として加工プログラムに記述され、加工プログラムは数値制御工作機械が有する数値制御装置に入力される。数値制御装置は加工プログラムを読み取り解釈することにより、移動指令から補間周期ごとに工具経路を補間した補間データを作成する。数値制御装置は、作成した補間データによって数値制御工作機械の各軸を制御し、工具を所望の位置に移動させることにより加工対象物を加工する。
　自由曲面を加工するための工具経路をＣＡＤ／ＣＡＭ装置が作成する一般的な手順を説明する。工具経路を生成する場合、ＣＡＤ／ＣＡＭ装置は、まず、加工対象物における加工すべき曲面（以下「加工曲面」と称する）の形状から、加工曲面に接するように工具を移動させた際に要求される理想的な経路を算出する。ＣＡＤ／ＣＡＭ装置は、次に、許容誤差の情報を取得し、算出された理想的な経路との最大誤差が許容誤差以下になるように、理想的な経路上に指令点をサンプリングし、指令点間を直線で補間した微小線分に近似することにより工具経路を作成する。このようにして作成した工具経路に従った加工では、加工曲面は近似された指令点間を直線で補間することにより加工されるため、加工結果の加工品質が低下するといった問題がある。この問題に対し、従来は、数値制御装置が、ＣＡＤ／ＣＡＭ装置から受け取った工具経路を部分的に曲線経路に復元して、スプライン曲線などの曲線を推測して復元して、復元した曲線経路を補間する加工を行っていた。これにより滑らかな加工結果を得られることが期待できる。
　しかし、許容誤差によって近似された指令点のみから推測して曲線経路を復元すると、復元した曲線経路が復元されるべき理想的な経路の形状と一致せず加工結果が加工曲面の形状と乖離してしまう、といった可能性があった。また、指令点のうち曲線経路として復元されるべき範囲が異なり、本来直線であるべき形状が曲線として復元される、逆に曲線として復元されるべき形状が直線のままである、といった可能性があった。これらのように近似された指令点のみから推測して復元された曲線経路によって加工されると、所望の加工精度および加工品位が得られないといった問題が存在する。
　この問題の解決方法として、数値制御装置が曲線経路を復元するために有用な情報を加工プログラムに対して付加する発明が特許文献１で開示されている。特許文献１に記載された発明では、加工プログラムに元形状を近似した工具経路の移動指令と工具経路の元形状が直線か曲線かを示す元形状情報と含ませ、元形状情報が直線であれば直線のままとし、元形状情報が曲線であれば曲線経路として復元する。
特許第４５６０１９１号公報
　しかしながら、特許文献１に記載の発明において、加工プログラムに含まれる元形状情報は、工具経路の元形状が直線か曲線かを示すだけであり、復元すべき理想的な曲線経路の形状を具体的に示す情報ではない。そのため、復元した曲線経路が復元すべき理想的な経路の形状と一致せず、所望の加工精度および加工品位が得られる加工の実現が難しい。
　特許文献１に記載の発明においては元形状情報によって元形状が直線か曲線かを判別することは可能であるが、それらの元形状同士がどのような接続関係になっているかを判別することはできないため、理想的な曲線経路を復元できない可能性がある。例えば、複数の加工曲面に沿って加工を行う工具経路であった場合に、元形状情報から工具経路の元形状が曲線であることを判別することはできるが、加工する加工曲面が切り替わる位置における接続関係が接線連続であるか曲率連続であるか、またはそのどちらでもなく角部であるか、を判別することはできない。そのため、元形状に角部が存在したとしても復元された曲線経路に角部が存在しない可能性がある。これとは逆に、元形状が接線連続であったとしても復元された曲線経路に角部が存在してしまう可能性がある。さらに、単一の加工曲面に沿って加工を行う工具経路であった場合でも、工具経路に沿った加工曲面の途中に曲率不連続な位置または接線不連続な位置が存在する場合に、そのような位置において曲率および接線方向の連続性を考慮した曲線を復元することはできない。このように、特許文献１に記載の発明には、理想的な曲線経路の形状を復元できない問題がある。
　また、特許文献１に記載の発明においては、作業者が加工プログラムの各々の移動指令に対して元形状が直線か曲線かを判断し、元形状情報を加工プログラムに記載する必要があるため、作業者に大きな時間と手間がかかって負担となり、作業能率が低下する問題がある。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、加工精度および加工品位の向上を実現する数値制御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、本発明にかかる数値制御装置は、工具に対する移動指令または加工対象物に対する移動指令が記述された加工プログラムを入力し、移動指令、および移動指令により指令された指令位置を通過する工具経路の形状の特徴を表した形状特徴情報に基づいて曲線経路を生成する。
　本発明にかかる数値制御装置は、加工結果の加工精度および加工品位を向上させることができる、という効果を奏する。
実施の形態１にかかる数値制御装置の構成例を示す図 実施の形態１にかかる数値制御装置の動作例を示すフローチャート 実施の形態１にかかる数値制御装置に入力される加工プログラムの第１の具体例を示す図 実施の形態１にかかる数値制御装置が曲線経路を生成する動作の第１の具体例を示す図 実施の形態１にかかる数値制御装置に入力される加工プログラムの第２の具体例を示す図 実施の形態１にかかる数値制御装置が曲線経路を生成する動作の第２の具体例を示す図 実施の形態２にかかる数値制御装置の構成例を示す図 実施の形態２にかかる数値制御装置の動作例を示すフローチャート 工具情報がボールエンドミル工具の形状を表す場合の指令位置、工具モデルおよび加工形状モデルの加工曲面の関係例を示す図 工具情報がボールエンドミル工具の形状を表す場合の指令位置、工具モデルおよび加工形状モデルの加工曲面の関係例を示す図 工具情報がボールエンドミル工具の形状を表す場合の指令位置、工具モデルおよび加工形状モデルの加工曲面の関係例を示す図 工具情報がラジアスエンドミル工具の形状を表す場合の指令位置、工具モデルおよび加工形状モデルの加工曲面の関係例を示す図 工具情報がラジアスエンドミル工具の形状を表す場合の指令位置、工具モデルおよび加工形状モデルの加工曲面の関係例を示す図 工具情報がラジアスエンドミル工具の形状を表す場合の指令位置、工具モデルおよび加工形状モデルの加工曲面の関係例を示す図 工具情報がフラットエンドミル工具の形状を表す場合の指令位置、工具モデルおよび加工形状モデルの加工曲面の関係例を示す図 工具情報がフラットエンドミル工具の形状を表す場合の指令位置、工具モデルおよび加工形状モデルの加工曲面の関係例を示す図 工具情報がフラットエンドミル工具の形状を表す場合の指令位置、工具モデルおよび加工形状モデルの加工曲面の関係例を示す図 実施の形態２にかかる数値制御装置に入力される加工プログラムおよび指令位置の具体例を示す図 実施の形態２にかかる数値制御装置に入力される加工プログラムおよび指令位置の具体例を示す図 加工形状モデルの具体例を示す図 加工形状モデルの具体例を示す図 工具モデルの具体例を示す図 切削点の算出方法を説明するための図 曲線経路区間を説明するための図 接線方向ベクトルの算出手順を説明するための図 接線方向ベクトルの具体例を示す図 開始接線方向ベクトルおよび終了接線方向ベクトルの具体例を示す図 実施の形態３にかかるプログラム変換装置の構成例を示す図 実施の形態３にかかるプログラム変換装置の動作例を示すフローチャート 実施の形態３にかかるプログラム変換装置が生成する変換後加工プログラムの具体例を示す図 数値制御装置およびプログラム変換装置のハードウェア構成を示す図
　以下に、本発明の実施の形態にかかる数値制御装置、プログラム変換装置、数値制御方法およびプログラム変換方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態１．
　図１は、本発明の実施の形態１にかかる数値制御装置の構成例を示す図である。数値制御装置１０は、モータ駆動部１６を介して、図示しない工作機械に対して数値制御を実行する装置である。
　数値制御装置１０は、外部から入力される加工プログラムを受け取る加工プログラム入力部１１と、加工プログラムを記憶する加工プログラム記憶部１２と、加工プログラムを解析する加工プログラム解析部１３と、加工プログラムの解析結果に基づいて曲線経路を生成する曲線経路生成部１４と、曲線経路に対して補間処理を行う曲線経路補間部１５とを備える。また、加工プログラム解析部１３は、加工プログラムを解析し、工具経路を構成する指令位置を求める工具経路解析部１３１と、加工プログラムを解析し、後述する形状特徴情報を求める形状特徴情報解析部１３２とを備える。本実施の形態にかかる数値制御装置１０は、外部から加工プログラムが入力されると、加工プログラムを解析して工具経路を生成し、モータ駆動部１６へ出力する動作を実行する。
　図１に示した実施の形態１にかかる数値制御装置１０が工具経路を生成する動作について説明する。ここでは、まず、数値制御装置１０が工具経路を生成する手順について説明し、その後、工具経路を生成する動作の具体例について説明する。なお、本実施の形態では２つの具体例を説明する。
　図２は、実施の形態１にかかる数値制御装置１０の動作例を示すフローチャートである。図２のフローチャートは、数値制御装置１０が工具経路を生成する動作の手順を示している。
　数値制御装置１０が工具経路を生成する動作においては、まず、加工プログラムが数値制御装置１０に入力される（ステップＳ１０１）。すなわち、数値制御装置１０において、加工プログラム入力部１１が、工作機械を数値制御するための加工プログラムを外部から読み込む。加工プログラムには、加工対象物である被加工物または工具を予め設定された経路に移動させるための移動指令と、工具が移動指令により指令された指令位置を通過する際の曲線経路の形状の特徴を表した形状特徴情報とが記述されている。指令位置を指定された順番に結んだものが工具経路であり、工具経路は１対以上の曲線経路を含んで構成される。よって、形状特徴情報は工具経路の形状の特徴を表す情報ともいえる。
　形状特徴情報としては、曲線経路の生成をキャンセルすべき指令位置を示す曲線キャンセル情報、および指令位置における曲線経路の接線方向を示す接線方向ベクトルが該当する。また、指令位置を始点とする移動指令の曲線経路の始点における接線方向を示す接線方向ベクトルおよび指令位置を終点とする移動指令の曲線経路の終点における接線方向を示す接線方向ベクトルの組み合わせが形状特徴情報に該当する。また、指令位置における曲線経路の曲率、曲線経路の区間を示す曲線区間情報なども形状特徴情報に該当する。形状特徴情報は、これらの情報の中の１つ、または２つ以上を組み合わせて構成される。
　ステップＳ１０１として実行する加工プログラムの入力は、ＣＡＤ／ＣＡＭシステムにより出力された、例えばＧコードのフォーマットで記述されたファイルを読込むことにより実現される。または、作業者がキーボードなどの入力機器を操作することにより必要な情報を入力して加工プログラムを作成することにより実現される。数値制御装置１０は、加工プログラム入力部１１を介して入力された加工プログラムを、加工プログラム記憶部１２で記憶する。
　数値制御装置１０は、次に、ステップＳ１０１を実行して取得した加工プログラムを解析する（ステップＳ１０２）。このステップＳ１０２では、まず、加工プログラム解析部１３が、加工プログラム記憶部１２から加工プログラムを読み出し、読み出した加工プログラム中に記述された移動指令により指令された指令位置を工具経路解析部１３１において求めるとともに、加工プログラム中に記述された形状特徴情報を形状特徴情報解析部１３２において求める。このとき、形状特徴情報は各々の指令位置に対応付けて求められる。すなわち、加工プログラム解析部１３の工具経路解析部１３１および形状特徴情報解析部１３２は、それぞれ加工プログラムを解析し、移動指令により示された各指令位置を求めるとともに、各指令位置に対応付けられている形状特徴情報を求める。工具経路解析部１３１および形状特徴情報解析部１３２は、求めた指令位置および形状特徴情報を曲線経路生成部１４に渡す。
　数値制御装置１０は、次に、曲線経路を生成する（ステップＳ１０３）。すなわち、数値制御装置１０において、曲線経路生成部１４が、加工プログラム解析部１３から受け取った指令位置および形状特徴情報に基づいて、曲線経路を生成する。ここで生成する曲線経路には複数の指令位置間を直線とする直線経路も含む。
　例えば、形状特徴情報として曲線キャンセル情報が含まれている場合、曲線経路生成部１４は、指令位置の先頭から順に曲線経路を生成していき曲線キャンセル情報が対応付けられている指令位置に到達すると、曲線経路の生成を一旦キャンセルする。曲線経路生成部１４は、次に、曲線経路の生成をキャンセルした指令位置を先頭として順に曲線経路を生成していき、全ての指令位置について処理するまで処理を続けて、全体を複数の曲線経路として生成する。なお、曲線キャンセル情報が複数含まれている場合、曲線経路生成部１４は、複数の曲線キャンセル情報の各々と対応付けられている指令位置に到達するごとに、曲線経路の生成のキャンセルと再開とを繰り返す。
　また、例えば、形状特徴情報として接線方向ベクトルが含まれている場合、曲線経路生成部１４は、指令位置の先頭から順に曲線経路を生成していき、接線方向ベクトルと対応付けられている指令位置に到達すると、当該指令位置を通過する際の曲線経路の接線方向が、対応付けられている接線方向ベクトルの向きと同じになるように曲線経路を生成する。
　特に、曲線経路の始点における接線方向を示す接線方向ベクトルおよび指令位置を終点とする移動指令の曲線経路の終点における接線方向を示す接線方向ベクトルの組み合わせが形状特徴情報として含まれている場合は以下の方法で曲線経路を生成する。曲線経路生成部１４は、指令位置の先頭から順に曲線経路を生成していき、上記の形状特徴情報と対応付けられている指令位置に到達すると、曲線経路が当該指令位置へ到達する際の接線方向が対応付けられている接線方向ベクトルの向きと同じになるように曲線経路を生成するとともに、当該指令位置から曲線経路が出発する際の接線方向が対応付けられている接線方向ベクトルの向きと同じになるように曲線経路を生成する。この場合の「形状特徴情報と対応付けられている指令位置に到達する」とは、曲線経路の始点における接線方向を示す接線方向ベクトルおよび指令位置を終点とする移動指令の曲線経路の終点における接線方向を示す接線方向ベクトルの組み合わせと対応付けられている指令位置に到達することをいう。
　また、ある指令位置に対応付けられた形状特徴情報として、指令位置を終点とする移動指令の曲線経路の終点における接線方向を示す接線方向ベクトルが含まれ、かつ曲線経路の始点における接線方向を示す接線方向ベクトルが含まれていない場合、曲線経路生成部１４は、当該指令位置を始点とする曲線経路を、当該指令位置に対応付けられている、曲線経路の終点における接線方向を示す接線方向ベクトルを用いて生成する。
　また、ある指令位置に対応付けられた形状特徴情報として、指令位置を終点とする移動指令の曲線経路の終点における接線方向を示す接線方向ベクトルおよび曲線経路の始点における接線方向を示す接線方向ベクトルの両方が含まれていない場合、すなわち、接線方向ベクトルが対応付けられていない指令位置が存在する場合、曲線経路生成部１４は、当該指令位置における接線方向ベクトルを、当該指令位置とともに１つの曲線経路を構成する指令位置に基づいて算出し、算出した接線方向ベクトルを使用して曲線経路を生成する。曲線経路を構成する指令位置に基づいて接線方向ベクトルを算出して曲線経路を生成する方法としては、例えば、特許第１９３００８５号公報または特開平２－３６４０６号公報で開示されている方法を用いることができる。
　曲線経路生成部１４は、曲線経路の生成が終了すると、生成した曲線経路を曲線経路補間部１５に渡す。
　数値制御装置１０は、次に、曲線経路を補間する（ステップＳ１０４）。すなわち、数値制御装置１０において、曲線経路補間部１５が、曲線経路生成部１４から受け取った曲線経路上に、単位時間である補間周期あたりの工具の移動量を求めて補間した補間点を生成する。ステップＳ１０４で補間処理を行った後の曲線経路が工具経路となる。曲線経路補間部１５は、補間点の生成が終了すると、補間点をモータ駆動部１６に渡す。
　以上のような手順で動作することにより、実施の形態１にかかる数値制御装置１０は工具経路を生成する。
　つづいて、数値制御装置１０の動作の具体例、すなわち図２に示したステップＳ１０１～Ｓ１０４を実行して工具経路を生成する動作の第１の具体例について、図３および図４を用いて説明する。図３は、数値制御装置１０に入力される加工プログラムの第１の具体例を示す図、図４は、数値制御装置１０が曲線経路を生成する動作の第１の具体例を示す図である。
　図２に示したステップＳ１０１において、数値制御装置１０の加工プログラム入力部１１は、図３に示す加工プログラム１００を取得し、これを加工プログラム記憶部１２が記憶する。図３に示す加工プログラム１００は、Ｇコードのフォーマットで記述されており、数値制御工作機械に一つの動作を指令するブロックと呼ばれる一行単位の集まりで構成されている。ブロックは、一つの動作に対する命令を含むワードと呼ばれる単位の集まりで構成される。ワードはアドレスと呼ばれるアルファベットと数値で構成される。加工プログラム１００では、各ブロックは、シーケンス番号１０１および移動指令１０２を含む複数のワードから構成されている。シーケンス番号１０１は、アドレス「Ｎ」およびこれに続く数値で構成される。シーケンス番号はブロックの指標である。移動指令１０２は、アドレス「Ｇ」およびこれに続く数値と、アドレス「Ｘ」およびこれに続く数値と、アドレス「Ｙ」およびこれに続く数値とで構成される。アドレス「Ｇ」および数字「０１」は、直線補間による軸の移動の指令を意味し、アドレス「Ｘ」および「Ｙ」とこれらに続く数値は、軸が移動する指令位置の座標を意味する。例えば、図３に示したシーケンス番号Ｎ０１の移動指令「Ｇ０１　Ｘ０．０　Ｙ２０．０」は、座標「Ｘ０．０　Ｙ２０．０」の指令位置への直線補間による軸の移動を意味する指令である。また、曲線キャンセル情報１０３は、アドレス「Ｌ」とこれに続く数値「０」により、同ブロックに指令された指令位置において曲線経路の生成をキャンセルすることを示す。例えば、図３に示したシーケンス番号Ｎ０３のブロックは、移動指令「Ｇ０１　Ｘ３０．０　Ｙ２０．０」および曲線キャンセル情報「Ｌ０」を含んで構成されている。そのため、シーケンス番号Ｎ０３のブロックは、移動指令に従って軸を座標「Ｘ３０．０　Ｙ２０．０」の指令位置まで移動させた後、この指令位置において曲線経路の生成をキャンセルすることを意味する。なお、図３に示した加工プログラム１００では、説明の便宜上、指令位置の座標を２次元、すなわち座標アドレスを「Ｘ」および「Ｙ」のみとしているが、実際の数値制御工作機械の数値制御装置に入力される加工プログラムでは、指令位置が３次元の座標アドレス「Ｘ」、「Ｙ」および「Ｚ」とこれらに続く数値とにより座標が示される。
　図２に示したステップＳ１０２において、数値制御装置１０の加工プログラム解析部１３は、加工プログラム１００を解析し、図４（ａ）に示す各ブロックの移動指令によって指令される指令位置ＣＬ１～ＣＬ１０を求める。ここで、指令位置ＣＬ１はシーケンス番号Ｎ０１のブロックの移動指令による指令位置を示す。ＣＬ２～ＣＬ１０も同様である。
　また、加工プログラム解析部１３は、曲線キャンセル情報が指令される指令位置ＣＬ３およびＣＬ８を求める。曲線キャンセル情報が記述されたシーケンス番号「Ｎ０３」のブロックおよびシーケンス番号「Ｎ０８」のブロックの指令位置は、それぞれ図４（ａ）に示した指令位置ＣＬ３およびＣＬ８に対応する。
　図２に示したステップＳ１０３において、数値制御装置１０の曲線経路生成部１４は、指令位置ＣＬ１～ＣＬ１０と、指令位置ＣＬ３およびＣＬ８に指令された曲線キャンセル情報とに基づいて、曲線経路を生成する。
　図４（ｂ）に、工具経路の先頭となる指令位置ＣＬ１から順に指令位置を通過する曲線経路を生成する様子を示す。曲線経路生成部１４は、まず、指令位置ＣＬ１、ＣＬ２およびＣＬ３を通過する曲線経路を生成する。このとき、ＣＬ３において曲線キャンセル情報が指令されているため、曲線経路生成部１４は、ＣＬ３を曲線経路の終点として曲線経路の生成を中断する。図４に示した例では、指令位置ＣＬ１、ＣＬ２およびＣＬ３は一直線上に位置するため直線経路となり、曲線経路＃１が生成される。曲線経路生成部１４は、次に、指令位置ＣＬ３を始点として曲線経路の生成を再開し、ＣＬ３、ＣＬ４、ＣＬ５、ＣＬ６、ＣＬ７およびＣＬ８を通過する曲線経路を生成する。このとき、ＣＬ８において曲線キャンセル情報が指令されているため、曲線経路生成部１４は、ＣＬ８を終点として曲線経路の生成を中断する。この結果、曲線経路＃２が生成される。曲線経路生成部１４は、次に、指令位置ＣＬ８を始点として曲線経路の生成を再開し、ＣＬ８、ＣＬ９およびＣＬ１０を通過する曲線経路を生成する。この結果、曲線経路＃３が生成される。
　図２に示したステップＳ１０４において、数値制御装置１０の曲線経路補間部１５は、曲線経路生成部１４が生成した曲線経路＃１～＃３に従って、それぞれ補間周期あたりの工具の移動量を求めて補間した補間点を生成し、モータ駆動部１６に渡す。例えば、隣り合った指令位置の間を工具が移動する場合の所要時間が補間周期のＮ倍の場合、曲線経路補間部１５は、指令位置の間にＮ－１個の補間点を生成する。
　つづいて、数値制御装置１０の動作の第２の具体例について、図５および図６を用いて説明する。図５は、数値制御装置１０に入力される加工プログラムの第２の具体例を示す図、図６は、数値制御装置１０が、曲線経路を生成する動作の第２の具体例を示す図である。
　図２に示したステップＳ１０１において、数値制御装置１０の加工プログラム入力部１１は、図５に示す加工プログラム２００を取得し、これを加工プログラム記憶部１２が記憶する。加工プログラム２００のうち、シーケンス番号および移動指令は図３に示した加工プログラム１００と同じため説明を省略する。開始接線方向ベクトル２０１は、アドレス「ＶＡ」、「ＶＢ」および「ＶＣ」とこれに続く数値により構成されている。開始接線方向ベクトル２０１は、同ブロックの移動指令の指令位置に向かう曲線経路の始点、つまり直前のブロックの移動指令の指令位置における接線方向を表すベクトルの情報である。例えば、図５に示したシーケンス番号Ｎ０２のブロックに含まれている開始接線方向ベクトル２０１は、シーケンス番号Ｎ０１のブロックが指令する指令位置すなわち、座標「Ｘ０．０　Ｙ２０．０」の指令位置における接線方向を表すベクトルの情報である。開始接線方向ベクトル２０１のアドレス「ＶＡ」、「ＶＢ」および「ＶＣ」は、それぞれベクトルのＸ、ＹおよびＺ成分を示す。また、終了接線方向ベクトル２０２は、アドレス「ＶＤ」、「ＶＥ」および「ＶＦ」とそれに続く数値により、同ブロックの移動指令の指令位置に向かう曲線経路の終点における接線方向を表すベクトルの情報である。例えば、図５に示したシーケンス番号Ｎ０５のブロックに含まれている終了接線方向ベクトル２０２は、同じブロックすなわちシーケンス番号Ｎ０５のブロックが指令する指令位置である座標「Ｘ５３．５　Ｙ１５．５」の指令位置における接線方向を表すベクトルの情報である。終了接線方向ベクトル２０２のアドレス「ＶＤ」、「ＶＥ」および「ＶＦ」は、それぞれベクトルのＸ、ＹおよびＺ成分を示す。
　図２に示したステップＳ１０２において、数値制御装置１０の加工プログラム解析部１３は、加工プログラム２００を解析し、図６（ａ）に示す各ブロックの移動指令によって指令される指令位置ＣＬ１～ＣＬ１０を求める。ここで、指令位置ＣＬ１はシーケンス番号Ｎ０１のブロックの移動指令による指令位置を示す。ＣＬ２～ＣＬ１０も同様である。
　また、加工プログラム解析部１３は、図６（ａ）に示すように、各ブロックの移動指令の指令位置ＣＬ１～ＣＬ１０における開始接線方向ベクトルＳＶ２、ＳＶ４およびＳＶ９と、終了接線方向ベクトルＥＶ２～ＥＶ１０とを求める。
　図２に示したステップＳ１０３において、数値制御装置１０の曲線経路生成部１４は、指令位置ＣＬ１～ＣＬ１０と、開始接線方向ベクトルＳＶ２、ＳＶ４およびＳＶ９と、終了接線方向ベクトルＥＶ２～ＥＶ１０とに基づいて、曲線経路を生成する。
　図６（ｂ）に、工具経路の先頭となる指令位置ＣＬ１から順に指令位置を通過する曲線経路を生成する様子を示す。曲線経路生成部１４は、まず、指令位置ＣＬ１、ＣＬ２およびＣＬ３を通過する曲線経路を生成する。このとき、指令位置ＣＬ１からＣＬ２に向かう曲線経路では、曲線経路の始点であるＣＬ１において開始接線方向ベクトルＳＶ２で指令された接線方向となり、かつ、曲線経路の終点であるＣＬ２において終了接線方向ベクトルＥＶ２で指令された接線方向となるように、曲線経路を生成する。次の指令位置ＣＬ２からＣＬ３に向かう曲線経路では、曲線経路の始点であるＣＬ２において開始接線方向ベクトルは指令されないため、ＣＬ２における終了接線方向ベクトルＥＶ２で指令された接線方向となり、かつ、曲線経路の終点であるＣＬ３において終了接線方向ベクトルＥＶ３で指令された接線方向となるように、曲線経路を生成する。次の指令位置ＣＬ３からＣＬ４に向かう曲線経路では、曲線経路の始点である指令位置ＣＬ３において開始接線方向ベクトルＳＶ４が指令されるため、指令位置ＣＬ３で曲線経路の生成を一旦中断する。この結果、曲線経路＃４が生成される。以下、同様の手順で曲線経路＃５および曲線経路＃６を生成する。このように、図５に示した加工プログラム２００による曲線経路の生成では、開始接線方向ベクトル２０１を含んだブロック内の座標が指令する指令位置において曲線経路の生成を一旦中断し、この指令位置を始点とする次の曲線経路の生成に移行する。
　図２に示したステップＳ１０４において、数値制御装置１０の曲線経路補間部１５は、曲線経路生成部１４が生成した曲線経路＃４～＃６に従って、それぞれ補間周期あたりの工具の移動量を求めて補間した補間点を生成し、モータ駆動部１６に渡す。
　以上のように、本実施の形態にかかる数値制御装置１０においては、工具または加工対象物の移動を指令する移動指令と、工具経路上の特定の指令位置における経路の形状の特徴を表す形状特徴情報とが記述された加工プログラムが入力されると、移動指令および形状特徴情報に基づいて、工具経路を構成する各曲線経路を生成することとした。
　本実施の形態にかかる数値制御装置１０によれば、移動指令の指令位置を通過する際の曲線経路の形状特徴情報に基づいて曲線経路を生成することが可能となり、復元した曲線経路と復元されるべき理想的な経路の形状との一致度を高めることができ、加工結果の加工精度および加工品位が向上する。
　また、本実施の形態にかかる数値制御装置１０によれば、形状特徴情報として曲線キャンセル情報を指令するため、曲線キャンセル情報に従って曲線経路の生成をキャンセルすることが可能となり、復元した曲線経路を復元されるべき理想的な経路に近づけることができる。この結果、加工結果の加工精度および加工品位が向上する。
　また、本実施の形態にかかる数値制御装置１０によれば、形状特徴情報として開始接線方向ベクトルおよび終了接線方向ベクトルを指令するため、開始接線方向ベクトルおよび終了接線方向ベクトルに従って曲線経路を生成することが可能となる。すなわち、数値制御装置１０は、曲線経路が指令位置を通過する際の接線方向を、開始接線方向ベクトルおよび終了接線方向ベクトルの方向と一致するように曲線経路を生成するため、復元した曲線経路を復元されるべき理想的な経路に近づけることが可能となり、加工結果の加工精度および加工品位を向上させることができる。
　また、本実施の形態にかかる数値制御装置１０によれば、移動指令と一緒に移動指令の始点における接線方向ベクトルが指令されない場合、直前の移動指令の終点における接線方向ベクトルを当該移動指令の始点における接線方向ベクトルとする。そのため、加工プログラムのうち特定の移動指令の終点における接線方向ベクトルと直後の移動指令の始点における接線方向ベクトルが一致する場合には、移動指令の終点における接線方向ベクトルのみを指令すればよい。したがって、加工プログラムの容量を少なくできるとともに、作業者が加工プログラムを作成する際の作業量および作業時間を削減することができ、作業能率を向上させることができる。
　また、本実施の形態にかかる数値制御装置１０によれば、移動指令と一緒に接線方向ベクトルが指令されない場合に当該移動指令が指令する指令位置における接線方向ベクトルを、当該指令位置とともに曲線経路を構成する指令位置に基づいて算出するため、作業者は、加工プログラムのうち加工結果の加工精度や加工品位を向上させたい部分について接線方向ベクトルを指令すればよい。そのため、加工プログラムの容量を少なくできるとともに、作業者が加工プログラムを作成する際の作業量および作業時間を削減することができ、作業能率を向上させることができる。
実施の形態２．
　図７は、実施の形態２にかかる数値制御装置の構成例を示す図である。図７では、実施の形態１で説明した数値制御装置１０と共通の構成要素に同じ符号を付している。本実施の形態では、数値制御装置１０と共通の構成要素についての説明は省略する。
　実施の形態２にかかる数値制御装置１０ａは、実施の形態１にかかる数値制御装置１０の加工プログラム解析部１３および曲線経路生成部１４が加工プログラム解析部１３ａおよび曲線経路生成部１４ａにそれぞれ置き換えられ、さらに、工具データ入力部２１、工具データ記憶部２２、形状データ入力部２３、形状データ記憶部２４および形状特徴情報算出部２５が追加された構成である。また、形状特徴情報算出部２５は、切削点算出部２５１、切削点記憶部２５２、曲線経路区間算出部２５３、曲線経路区間記憶部２５４、接線方向ベクトル算出部２５５および接線方向ベクトル記憶部２５６を備える。
　上述したように、実施の形態１にかかる数値制御装置１０では、形状特徴情報が含まれている加工プログラムを処理対象とし、加工プログラムに含まれている移動指令および形状特徴情報に基づいて曲線経路を復元して工具経路を生成した。これに対して、本実施の形態にかかる数値制御装置１０ａでは、後述する工具データおよび形状データを用いて形状特徴情報を算出する。
　加工プログラム解析部１３ａは、加工プログラムを解析して加工プログラム中に記述された移動指令により指令された指令位置を求める。
　工具データ入力部２１は、外部から入力される、加工対象物を加工するための工具を定義する情報である工具データを受け取る。工具データは、工具の種別を表現する情報、工具径、工具刃先半径および工具長といった工具の形状を表現する情報である。数値制御装置１０ａは、工具データに基づいて工具モデルを生成ことが可能である。すなわち、工具データは、数値制御装置１０ａが工具モデルを生成するために必要な各種情報を含んで構成される。工具データ記憶部２２は、工具データ入力部２１に入力された工具データを記憶する。
　形状データ入力部は、外部から入力される形状データを受け取る。入力される形状データは、加工対象物の加工形状モデルを定義するデータ、すなわち加工形状モデルの形状を表すデータである。加工形状モデルは、工具により加工すべき曲面である加工曲面および干渉を回避すべき曲面である干渉曲面を有する。また、加工形状モデルとは、加工プログラムに従って工作機械が加工対象物を加工することにより得られる結果である加工物の理想的な形状である。工作機械は加工形状モデルと加工物との誤差が少なくなるように加工対象物を加工する。
　形状データ記憶部２４は、形状データ入力部２３に入力された形状データを受け取り、受け取った形状データを記憶する。
　形状特徴情報算出部２５は、加工プログラムに記述された移動指令が指令する指令位置、工具データおよび形状データに基づいて形状特徴情報を算出する。
　切削点算出部２５１は、加工プログラムが指令する指令位置、工具データおよび形状データに基づいて、加工対象物上の切削点を算出する。切削点記憶部２５２は、切削点算出部２５１で算出された切削点を記憶する。
　曲線経路区間算出部２５３は、形状データおよび切削点記憶部２５２で記憶されている切削点に基づいて、曲線経路区間を算出する。曲線経路区間記憶部２５４は、曲線経路区間算出部２５３で算出された曲線経路区間を記憶する。
　接線方向ベクトル算出部２５５は、形状データ、切削点記憶部２５２で記憶されている切削点および曲線経路区間記憶部２５４で記憶されている曲線経路区間に基づいて、各切削点における接線方向ベクトルを算出する。
　曲線経路生成部１４ａは、加工プログラム中に記述された移動指令により指令された指令位置と、曲線経路区間記憶部２５４で記憶されている曲線経路区間と、接線方向ベクトル記憶部２５６で記憶されている接線方向ベクトルとに基づいて曲線経路を生成する。
　図７に示した実施の形態２にかかる数値制御装置１０ａが工具経路を生成する動作について説明する。上述した実施の形態１と同様に、まず、数値制御装置１０ａが工具経路を生成する手順について説明し、その後、工具経路を生成する動作の具体例について説明する。
　図８は、実施の形態２にかかる数値制御装置１０ａの動作例を示すフローチャートである。図８のフローチャートは、数値制御装置１０ａが工具経路を生成する動作の手順を示している。
　数値制御装置１０ａが工具経路を生成する動作においては、まず、加工プログラム、工具データおよび形状データが数値制御装置１０ａに入力される（ステップＳ２０１）。すなわち、数値制御装置１０ａにおいて、加工プログラム入力部１１が加工プログラムを外部から読み込み、工具データ入力部２１が工具データを外部から読み込み、形状データ入力部２３が形状データを外部から読み込む。数値制御装置１は、加工プログラム入力部１１を介して入力された加工プログラムを加工プログラム記憶部１２で記憶し、工具データ入力部２１を介して入力された工具データを工具データ記憶部２２で記憶し、形状データ入力部２３を介して入力された形状データを形状データ記憶部２４で記憶する。
　ステップＳ２０１として実行する加工プログラムの入力は、ＣＡＤ／ＣＡＭシステムにより出力された、例えばＧコードのフォーマットで記述されたファイルを読込むことにより実現される。または、作業者がキーボードなどの入力機器を操作することにより必要な情報を入力して加工プログラムを作成することにより実現される。また、ステップＳ２０１として実行する工具データの入力は、作業者がキーボードなどの入力機器を使用して工具データを入力することにより実現される。または、ＣＡＤデータが外部から入力され、工具データ入力部２１がＣＡＤデータを変換するなどして工具データを生成することにより実現される。また、ステップＳ２０１として実行する形状データの入力は、作業者がキーボードなどの入力機器を操作することにより形状データを入力することにより実現される。または、ＣＡＤデータが外部から入力され、形状データ入力部２３がＣＡＤデータを変換するなどして形状データを生成することにより実現される。
　数値制御装置１０ａは、次に、ステップＳ２０１で入力された加工プログラムを解析する（ステップＳ２０２）。このステップＳ２０２では、加工プログラム解析部１３ａが、加工プログラム記憶部１２から加工プログラムを読み出し、読み出した加工プログラム中に記述された移動指令の指令位置を求める。加工プログラム解析部１３ａは、求めた指令位置を切削点算出部２５１に渡す。
　数値制御装置１０ａは、次に、ステップＳ２０２で求めた指令位置、工具データ記憶部２２で記憶している工具データおよび形状データ記憶部２４で記憶している形状データに基づいて切削点を算出する（ステップＳ２０３）。切削点の算出は切削点算出部２５１が行う。
　ステップＳ２０３において、切削点算出部２５１は、まず、加工プログラム解析部１３ａから指令位置を受け取り、工具データ記憶部２２から工具データを読み出すとともに、形状データ記憶部２４から形状データを読み出す。切削点算出部２５１は、次に、工具データに基づいて工具形状の工具モデルを作成し、形状データに基づいて、加工対象物である加工形状の加工形状モデルを作成する。加工形状モデルは複数の加工曲面から構成される。次に、切削点算出部２５１は、各指令位置に工具モデルを配置した際の、加工形状モデルの加工曲面上における仮想的な加工点である切削点を求める。ここで、指令位置は工具が加工対象物を加工するときの工具の加工対象物に対する相対的な位置であり、指令位置に工具モデルを配置すると、理想的には各指令位置において工具モデルと加工形状モデルの加工曲面が接する。ただし、誤差などによって工具モデルと加工形状モデルの加工曲面が接しない場合もある。このような場合も加味して、切削点算出部２５１は、図９から図１７に示す方法で切削点を算出する。切削点算出部２５１が切削点を算出する方法について、図９から図１７を参照しながら説明する。なお、切削点は、通常は指令位置の各々に対して１つずつ算出されるが、指令位置が特定の条件を満たしている場合、特定の条件を満たしている指令位置に対して複数算出される。
　図９から図１１は、工具情報がボールエンドミル工具の形状を表す場合の指令位置、工具モデルおよび加工形状モデルの加工曲面の関係例を示す図である。図９は、指令位置に配置した工具モデルが加工形状モデルの加工曲面と離反した状態にある様子を示している。このような工具モデルと加工曲面とが離反した状態の場合、切削点算出部２５１は、工具モデルと加工曲面の間の距離が最短となる加工曲面上の一点を切削点として算出する。図１０は、指令位置に配置した工具モデルが加工形状モデルの加工曲面と接触した状態にある様子を示している。このような工具モデルと加工曲面とが接触した状態の場合、切削点算出部２５１は、工具モデルと加工曲面とが接触している一点を切削点として算出する。図１１は、指令位置に配置した工具モデルが加工曲面と干渉する状態にある様子を示している。このような工具モデルと加工曲面とが干渉する状態の場合、切削点算出部２５１は、工具モデルと加工曲面とが接触する状態となるまで工具モデルを内側へオフセットさせ、両者が接触する状態となった時点で工具モデルと加工曲面とが接触している一点を切削点として算出する。
　図１２から図１４は、工具情報がラジアスエンドミル工具の形状を表す場合の指令位置、工具モデルおよび加工形状モデルの加工曲面の関係例を示す図である。図１２は、指令位置に配置した工具モデルが加工形状モデルの加工曲面と離反した状態にある様子を示している。このような工具モデルと加工曲面とが離反した状態の場合、切削点算出部２５１は、工具モデルと加工曲面の間の距離が最短となる加工曲面上の一点を切削点として算出する。図１３は、指令位置に配置した工具モデルが加工形状モデルの加工曲面と接触した状態にある様子を示している。このような工具モデルと加工曲面とが接触した状態の場合、切削点算出部２５１は、工具モデルと加工曲面とが接触している一点を切削点として算出する。図１４は、指令位置に配置した工具モデルが加工曲面と干渉する状態にある様子を示している。このような工具モデルと加工曲面とが干渉する状態の場合、切削点算出部２５１は、工具モデルと加工曲面とが接触する状態となるまで工具モデルを内側へオフセットさせ、両者が接触する状態となった時点で工具モデルと加工曲面とが接触している一点を切削点として算出する。
　図１５から図１７は、工具情報がフラットエンドミル工具の形状を表す場合の指令位置、工具モデルおよび加工形状モデルの加工曲面の関係例を示す図である。図１５は、指令位置に配置した工具モデルが加工形状モデルの加工曲面と離反した状態にある様子を示している。このような工具モデルと加工曲面とが離反した状態の場合、切削点算出部２５１は、工具モデルと加工曲面の間の距離が最短となる加工曲面上の一点を切削点として算出する。図１６は、指令位置に配置した工具モデルが加工形状モデルの加工曲面と接触した状態にある様子を示している。このような工具モデルと加工曲面とが接触した状態の場合、切削点算出部２５１は、工具モデルと加工曲面とが接触している一点を切削点として算出する。図１７は、指令位置に配置した工具モデルが加工曲面と干渉する状態にある様子を示している。このような工具モデルと加工曲面とが干渉する状態の場合、切削点算出部２５１は、工具モデルと加工曲面とが接触する状態となるまで工具モデルを内側へオフセットさせ、両者が接触する状態となった時点で工具モデルと加工曲面とが接触している一点を切削点として算出する。
　なお、加工プログラム中に工具の移動指令だけでなく、回転軸の回転指令などにより工具軸方向が指令された場合であっても、指令位置において指令された工具軸方向へ工具モデルを傾けて、同様の方法を用いて切削点を求めることが可能である。
　また、指令位置に工具モデルを配置した時に工具モデルが同時に複数の加工曲面に近接する場合、切削点算出部２５１は、それぞれの加工曲面に対して切削点を算出する。
　また、算出した切削点が複数の加工曲面同士の接続位置上であった場合、切削点算出部２５１は、切削点がそれぞれの加工曲面上に存在しているものとして扱う。
　なお、実用的には、切削点算出部２５１は、指令位置に工具モデルを配置した際の工具モデルと各加工曲面との間の最近接距離が予め与えられたある閾値以下となる場合に切削点を算出すればよい。
　切削点算出部２５１は、上記のようにして求めた切削点を、切削点が算出された指令位置および切削点が存在する加工曲面と対応付けて、切削点記憶部２５２に格納する。すなわち、切削点記憶部２５２は、切削点算出部２５１で算出された各切削点を、いずれの指令位置に工具モデルを配置した際に得られた切削点かを示す情報、および、切削点がいずれの加工曲面上に存在するかを示す情報と併せて記憶する。以下、切削点と併せて記憶する、いずれの指令位置に工具モデルを配置した際に得られた切削点かを示す情報と、切削点がいずれの加工曲面上に存在するかを示す情報とをまとめて、属性情報と称する場合がある。
　数値制御装置１０ａは、次に、切削点記憶部２５２で記憶している切削点および属性情報と、形状データ記憶部２４で記憶している形状データとに基づいて、曲線経路区間を算出する（ステップＳ２０４）。曲線経路区間の算出は曲線経路区間算出部２５３が行う。
　ステップＳ２０４において、曲線経路区間算出部２５３は、まず、切削点記憶部２５２から切削点および属性情報を読み出すとともに、形状データ記憶部２４から形状データを読み出し、形状データに基づいて加工形状モデルを生成する。曲線経路区間算出部２５３は、次に、先頭の指令位置から順番に、１つの曲線経路上にある指令位置をグループ化して曲線経路区間を求める。このとき、曲線経路区間算出部２５３は、各指令位置に対応する切削点を確認し、切削点が特定の条件を満たしている場合、当該指令位置を曲線経路区間の末尾とする。切削点が特定の条件を満たしているか否かは属性情報から判断する。曲線経路区間算出部２５３は、例えば、以下の（１）～（４）のいずれかに該当する場合、切削点が特定の条件を満たしていると判断し、指令位置を曲線経路区間の末尾とする。
（１）指令位置における切削点が加工曲面の接続位置である場合、すなわち、切削点の属性情報が、切削点が複数の加工曲面同士の接続位置上であることを示している、または、指令位置における切削点が複数の加工曲面上に存在する場合、切削点が特定の条件を満たしているとする。
（２）指令位置において工具が接触する加工曲面が切替わる場合、すなわち、ある指令位置における切削点が存在する加工曲面と、直後の指令位置における切削点が存在する加工曲面とが異なる場合、切削点が特定の条件を満たしているとする。
（３）指令位置における切削点が曲率不連続な位置である場合、すなわち、加工形状モデルの加工曲面の切削点における連続性を評価し、曲率連続ではない場合、切削点が特定の条件を満たしているとする。
（４）指令位置における切削点が接線不連続な位置である場合、すなわち、加工形状モデルの加工曲面の切削点における連続性を評価し、接線連続ではない場合、切削点が特定の条件を満たしているとする。
　曲線経路区間算出部２５３は、上記の（１）～（４）とは異なる条件を使用して指令位置を曲線経路区間の末尾とするか否かを判別してもよい。
　曲線経路区間算出部２５３は、曲線経路区間が一つ得られた場合、得られた曲線経路区間の末尾とした指令位置を次の曲線経路区間の先頭として、指令位置および指令位置における切削点を順次同様に確認し、新たな曲線経路区間を算出する。曲線経路区間算出部２５３は、全ての指令位置における切削点の確認が終わるまで同様の処理を行い、曲線経路区間を算出する。曲線経路区間算出部２５３は、算出した曲線経路区間を曲線経路区間記憶部２５４に格納する。
　数値制御装置１０ａは、次に、切削点記憶部２５２で記憶している切削点および属性情報と、曲線経路区間記憶部２５４で記憶している曲線経路区間と、形状データ記憶部２４で記憶している形状データとに基づいて、接線方向ベクトルを算出する（ステップＳ２０５）。接線方向ベクトルの算出は接線方向ベクトル算出部２５５が行う。
　ステップＳ２０５において、接線方向ベクトル算出部２５５は、まず、切削点記憶部２５２から切削点および属性情報を読み出すとともに曲線経路区間記憶部２５４から曲線経路区間を読み出し、さらに、形状データ記憶部２４から形状データを読み出す。接線方向ベクトル算出部２５５は、次に、形状データに基づいて加工形状モデルを生成し、各々の曲線経路区間に対して、各指令位置を通過する際の曲線経路の接線方向ベクトルを算出する。
　曲線経路の接線方向ベクトルの算出では、接線方向ベクトル算出部２５５は、まず、一つの曲線経路区間を取り出し、当該曲線経路区間に含まれる指令位置および指令位置に対応する切削点を取り出す。接線方向ベクトル算出部２５５は、次に、加工形状モデルの加工曲面の切削点における法線方向ベクトルを算出する。法線方向ベクトルの算出方法としては、例えば、パラメータで表現されたパラメトリック曲面である加工曲面において、加工曲面上の切削点における各パラメータの方向を示すベクトルの外積を算出することにより法線方向ベクトルを得る方法がある。接線方向ベクトル算出部２５５は、次に、算出した法線方向ベクトルと垂直になるように、各々の切削点に対応する指令位置における曲線経路の接線方向ベクトルを求める。求めた接線方向ベクトルは加工形状モデルの加工曲面の切削点において加工曲面と平行である。
　１つの指令位置に対応する切削点が複数存在する場合、接線方向ベクトル算出部２５５は、当該指令位置の直前の指令位置に対応する切削点を有する加工曲面と同一の加工曲面上にある切削点を選択する。または、接線方向ベクトル算出部２５５は、当該指令位置の直後の指令位置に対応する切削点を有する加工曲面と同一の加工曲面上にある切削点を選択する。そして、接線方向ベクトル算出部２５５は、選択した切削点における法線方向ベクトルを用いて接線方向ベクトルを算出する。すなわち、接線方向ベクトル算出部２５５は、取り出した曲線経路区間と対応する加工曲面上にある切削点における法線方向ベクトルを用いて接線方向ベクトルを算出する。
　接線方向ベクトルの算出方法としては、例えば、各指令位置を通過する曲線経路を仮曲線経路として予め生成しておき、仮曲線経路の指令位置における接線方向ベクトルである仮接線方向ベクトルが法線方向ベクトルと垂直になるように、仮接線方向ベクトルを補正することにより、最終的な接線方向ベクトルを求める方法がある。また、接線方向ベクトルを求める対象の指令位置の前後の指令位置を用いて、直前の指令位置から直後の指令位置への方向となる仮接線方向ベクトルを予め求めておき、仮接線方向ベクトルが法線方向ベクトルと垂直になるように、仮接線方向ベクトルを補正し、最終的な接線方向ベクトルを求める方法がある。
　接線方向ベクトル算出部２５５は、１つの曲線経路区間に含まれる各指令位置における接線方向ベクトルの算出が終了すると、次の曲線経路区間を取り出して同様の処理を行い、各指令位置における接線方向ベクトルを算出する。接線方向ベクトル算出部２５５は、同様の処理を繰り返し、曲線経路区間記憶部２５４が記憶している全ての曲線経路区間について、各指令位置における接線方向ベクトルを算出する。接線方向ベクトル算出部２５５は、算出した各接線方向ベクトルを、対応する指令位置の情報とともに接線方向ベクトル記憶部２５６に格納する。
　数値制御装置１０ａは、次に、加工プログラムを解析して求めた指令位置と、曲線経路区間記憶部２５４で記憶している曲線経路区間と、接線方向ベクトル記憶部２５６で記憶している接線方向ベクトルとに基づいて、曲線経路を生成する（ステップＳ２０６）。曲線経路の生成は曲線経路生成部１４ａが行う。
　ステップＳ２０６において、曲線経路生成部１４ａは、まず、加工プログラム解析部１３ａから指令位置を受け取り、曲線経路区間記憶部２５４から曲線経路区間を読み出すとともに、接線方向ベクトル記憶部２５６から接線方向ベクトルを読み出す。
　曲線経路生成部１４ａは、次に、曲線経路区間に基づいて、曲線キャンセル情報を指令する指令位置を決定する。曲線経路生成部１４ａは、各々の曲線経路区間の末尾の指令位置を、曲線キャンセル情報を指令する指令位置に決定する。
　曲線経路生成部１４ａは、次に、接線方向ベクトルに基づいて、各々の指令位置における開始接線方向ベクトルおよび終了接線方向ベクトルを決定する。開始接線方向ベクトルおよび終了接線方向ベクトルは、実施の形態１で説明した開始接線方向ベクトルおよび終了接線方向ベクトルである。曲線経路生成部１４ａは、曲線経路区間の先頭の指令位置に対応する接線方向ベクトルを当該指令位置における開始接線方向ベクトルに決定し、曲線経路区間の先頭の指令位置に該当しない指令位置に対応する接線方向ベクトルを当該指令位置における終了接線方向ベクトルに決定する。
　曲線経路生成部１４ａは、次に、指令位置、曲線キャンセル情報、開始接線方向ベクトルおよび終了接線方向ベクトルに従って曲線経路を生成する。曲線経路生成部１４ａは、実施の形態１の曲線経路生成部１４が曲線経路を生成する手順と同様の手順で曲線経路を生成する。
　数値制御装置１０ａは、次に、曲線経路を補間する（ステップＳ２０７）。このステップＳ２０７の処理は実施の形態１で説明したステップＳ１０４と同様の処理であるため、説明を省略する。
　以上のような手順で動作することにより、実施の形態１にかかる数値制御装置１０ａは工具経路を生成する。
　つづいて、数値制御装置１０ａの動作の具体例、すなわち図８に示したステップＳ２０１～Ｓ２０７を実行して工具経路を生成する動作の具体例について、図１８～図２７を用いて説明する。図１８および図１９は、数値制御装置１０ａに入力される加工プログラムおよび指令位置の具体例を示す図、図２０および図２１は、加工形状モデルの具体例を示す図、図２２は、工具モデルの具体例を示す図、図２３は、切削点の算出方法を説明するための図、図２４は、曲線経路区間を説明するための図、図２５は、接線方向ベクトルの算出手順を説明するための図、図２６は、接線方向ベクトルの具体例を示す図、図２７は、開始接線方向ベクトルおよび終了接線方向ベクトルの具体例を示す図である。
　図８に示したステップＳ２０１において、数値制御装置１０ａの加工プログラム入力部１１は、図１８に示す加工プログラム３００を取得し、これを加工プログラム記憶部１２が記憶する。なお、図１８に示した加工プログラム３００では、指令位置の座標を２次元、すなわち座標アドレスを「Ｘ」および「Ｚ」のみとしているが、実際の数値制御工作機械の数値制御装置に入力される加工プログラムでは、指令位置が３次元の座標アドレス「Ｘ」、「Ｙ」および「Ｚ」とこれらに続く数値とにより座標が示される。
　また、図８に示したステップＳ２０１において、数値制御装置１０ａの工具データ入力部２１は、図２２に示す工具モデルＴ１０を生成するための工具データを取得し、これを工具データ記憶部２２が記憶する。
　また、図８に示したステップＳ２０１において、数値制御装置１０ａの形状データ入力部２３は、図２０に示す加工形状モデルＭ１を生成するための形状データを取得し、これを形状データ記憶部２４が記憶する。加工形状モデルＭ１は、ＣＡＤ／ＣＡＭシステムにより生成される。数値制御装置１０ａに入力される形状データは所定のフォーマットのＣＡＤデータである。また、加工形状モデルＭ１は、加工曲面Ｓ０～Ｓ３を有し、図２１加工形状モデルＭ１の断面図に示すように、加工曲面Ｓ０とＳ１は接続位置ｅ０において、加工曲面Ｓ１とＳ２は接続位置ｅ１において、加工曲面Ｓ２とＳ３は接続位置ｅ２において、それぞれ接続されている。また接続位置ｅ０およびｅ２においては各々の加工曲面が接線連続に接続されており、接続位置ｅ１においては加工曲面が位置連続に接続されている。
　図８に示したステップＳ２０２において、数値制御装置１０ａの加工プログラム解析部１３ａは、加工プログラム３００を解析し、図１９に示す各ブロックの移動指令によって指令される指令位置ＣＬ１１～ＣＬ２５を求める。ここで、指令位置ＣＬ１１はシーケンス番号Ｎ１１のブロックの移動指令による指令位置を示す。ＣＬ１２～ＣＬ２５も同様である。加工プログラム解析部１３ａは、求めた指令位置を切削点算出部２５１および曲線経路生成部１４ａに渡す。
　図８に示したステップＳ２０３において、数値制御装置１０ａの切削点算出部２５１は、まず、工具データに基づいて工具モデルＴ１０を生成し、次に、形状データに基づいて加工形状モデルＭ１を生成する。切削点算出部２５１は、次に、指令位置ＣＬ１１～ＣＬ２５の各々に工具モデルＴ１０を配置した場合の、加工形状モデルＭ１における切削点を算出する。
　図２３（ａ）は、工具モデルＴ１０を指令位置ＣＬ１１に配置した場合の工具モデルＴ１０および加工形状モデルＭ１の断面図である。図２３（ａ）では指令位置ＣＬ１２～ＣＬ２５を併せて表示している。
　切削点算出部２５１が、指令位置ＣＬ１１～ＣＬ２５の各々について、一つまたは二つの切削点を算出する様子を図２３（ｂ）に示す。切削点算出部２５１は、まず、指令位置ＣＬ１１に工具モデルＴ１０を配置したときの切削点として、加工曲面Ｓ０上の点であるＣＰ１１０を算出する。切削点算出部２５１は、次に、指令位置ＣＬ１２に工具モデルＴ１０を配置したときの切削点として、加工曲面Ｓ０とＳ１の接続位置ｅ０上の点である切削点ＣＰ１２０を算出する。このとき、切削点算出部２５１は、切削点ＣＰ１２０に対し、加工曲面の接続位置上であるとの属性情報を付加する。切削点算出部２５１は、次に、指令位置ＣＬ１３に工具モデルＴ１０を配置したときの切削点として、加工曲面Ｓ１上の点である切削点ＣＰ１３０を算出する。以下、切削点算出部２５１は、指令位置ＣＬ１４～ＣＬ２１を対象として、同様の手順で切削点ＣＰ１４０～ＣＰ２１０を算出する。切削点算出部２５１は、指令位置ＣＬ２２に工具モデルＴ１０を配置した場合、加工曲面Ｓ１および加工曲面Ｓ２の二つの加工曲面に近接するため、指令位置ＣＬ２２に対応する切削点として、加工曲面Ｓ１上の点である切削点ＣＰ２２０および加工曲面Ｓ２上の点である切削点ＣＰ２２１を算出する。また、切削点算出部２５１は、指令位置ＣＬ２３に対応する切削点として切削点ＣＰ２３０を算出し、指令位置ＣＬ２４に対応する切削点として切削点ＣＰ２４０を算出し、指令位置ＣＬ２５に対応する切削点として切削点ＣＰ２５０を算出する。切削点算出部２５１は、算出した切削点および属性情報を切削点記憶部２５２に渡し、切削点記憶部２５２がこれを記憶する。
　図８に示したステップＳ２０４において、数値制御装置１０ａの曲線経路区間算出部２５３は、切削点記憶部２５２で記憶されている切削点および属性情報に基づいて、指令位置ＣＬ１１～ＣＬ２５に対応する曲線経路区間を算出する。
　図２４は、曲線経路区間算出部２５３が算出する曲線経路区間と指令位置ＣＬ１１～ＣＬ２５との対応関係を示す図である。曲線経路区間算出部２５３は、切削点または指令位置が以下のいずれかの条件を満たしている場合、条件を満たしている切削点に対応する指令位置、または、条件を満たしている指令位置が曲線経路区間の末尾に該当すると判断して曲線経路を算出する。
（条件１）切削点の属性情報が複数の加工曲面同士の接続位置上であることを示している。
（条件２）１つの指令位置に対して複数の切削点が存在する、すなわち、１つの指令位置が複数の加工曲面に対して切削点を有している。
　上記の（条件１）および（条件２）を用いて曲線経路区間算出部２５３が図２４に示した曲線経路区間ＣＲ０～ＣＲ３を算出する動作を以下に示す。
　曲線経路区間算出部２５３は、まず、最初の曲線経路区間の先頭を指令位置ＣＬ１１とし、次に、これに続く指令位置ＣＬ１２を確認する。ここで、曲線経路区間算出部２５３が行う指令位置ＣＬ１２の確認は、指令位置ＣＬ１２に対応する切削点および切削点の属性情報を確認することである。他の指令位置の確認も同様である。曲線経路区間算出部２５３は、指令位置ＣＬ１２に対応する切削点は切削点ＣＰ１２０であり、ＣＰ１２０は接続位置ｅ０上であることから上記の（条件１）を満たしている。そのため、曲線経路区間算出部２５３は、指令位置ＣＬ１２が曲線経路区間の末尾に該当すると判断する。この結果、指令位置ＣＬ１１およびＣＬ１２で構成される曲線経路区間ＣＲ０が得られる。曲線経路区間算出部２５３は、次に、曲線経路区間ＣＲ０の末尾である指令位置ＣＬ１２を次の曲線経路区間の先頭とし、これに続く指令位置ＣＬ１３を確認する。曲線経路区間算出部２５３は、指令位置ＣＬ１３が上記（条件２）を満たしておらず、かつ指令位置ＣＬ１３に対応する切削点ＣＰ１３０が上記（条件１）を満たしていないため、指令位置ＣＬ１３が曲線経路区間の末尾には該当しないと判断する。曲線経路区間算出部２５３は、同様の手順で指令位置ＣＬ１４～ＣＬ２１を確認し、これらの指令位置が曲線経路区間の末尾には該当しないと判断する。曲線経路区間算出部２５３は、次に、指令位置ＣＬ２２を確認する。指令位置ＣＬ２２に対応する切削点が切削点ＣＰ２２０およびＣＰ２２１であり、複数の切削点を有することから、指令位置ＣＬ２２は上記（条件２）を満たしている。そのため、曲線経路区間算出部２５３は、指令位置ＣＬ２２が曲線経路区間の末尾に該当すると判断する。この結果、指令位置ＣＰ１３～ＣＰ２２で構成される曲線経路区間ＣＲ１が得られる。曲線経路区間算出部２５３は、以下、同様の手順で残りの指令位置ＣＬ２３からＣＬ２５を確認し、曲線経路区間ＣＲ２およびＣＲ３を算出する。曲線経路区間算出部２５３は、算出した曲線経路区間ＣＲ０～ＣＲ３を曲線経路区間記憶部２５４に渡し、曲線経路区間記憶部２５４がこれを記憶する。
　図８に示したステップＳ２０５において、数値制御装置１０ａの接線方向ベクトル算出部２５５は、切削点記憶部２５２で記憶されている切削点および属性情報と、曲線経路区間記憶部２５４で記憶されている曲線経路区間と、形状データ記憶部２４で記憶されている形状データとに基づいて、指令位置ＣＬ１１～ＣＬ２５における接線方向ベクトルを算出する。
　接線方向ベクトルを算出する処理において、接線方向ベクトル算出部２５５は、まず、形状データに基づいて加工形状モデルＭ１を生成し、次に、図２５（ａ）に示した法線方向ベクトル、すなわち、図２４に示した曲線経路区間ＣＲ１に含まれる指令位置ＣＬ１２～ＣＬ２２（図２３参照）について、対応する切削点ＣＰ１２０～ＣＰ２２１における法線方向ベクトルＮＶ１２０～ＮＶ２２１を算出する。接線方向ベクトル算出部２５５は、切削点ＣＰ１２０～ＣＰ２２１において加工曲面を評価することにより、各切削点における法線方向ベクトルを算出する。
　接線方向ベクトル算出部２５５は、次に、指令位置ＣＬ１２～ＣＬ２２を通過する仮曲線経路、具体的には、図２５（ｂ）に示した仮曲線経路ＰＣＶ１を生成する。このとき、接線方向ベクトル算出部２５５は、仮曲線経路ＰＣＶ１が指令位置を通過するときの接線方向ベクトルを仮接線方向ベクトルＰＶ１２１～ＰＶ２２０として求める。
　接線方向ベクトル算出部２５５は、次に、求めた仮接線方向ベクトルＰＶ１２１～ＰＶ２２０を補正することにより、図２５（ｃ）に示した最終的な接線方向ベクトルＴＶ１２１～ＴＶ２２０を求める。図２５（ｃ）は、各指令位置ＣＬ１２～ＣＬ２２における仮接線方向ベクトルＰＶ１２１～ＰＶ２２０を、各指令位置に対応する切削点における法線方向ベクトルＮＶ１２０～ＮＶ２２１に対して垂直になるように補正する場合の例を示している。
　接線方向ベクトル算出部２５５は、仮接線方向ベクトルＰＶ１２１～ＰＶ２２０を補正する場合、まず、仮曲線経路ＰＣＶ１が指令位置ＣＬ１２を通過するときの仮接線方向ベクトルＰＶ１２１について、指令位置ＣＬ１２と対応する切削点ＣＰ１２０の法線方向ベクトルＮＶ１２０と垂直になるように補正し、最終的な接線方向ベクトルＴＶ１２１を求める。接線方向ベクトル算出部２５５は、以下、指令位置ＣＬ１３～ＣＬ２１について、同様に、接線方向ベクトルＴＶ１３０～ＴＶ２１０を求める。また、接線方向ベクトル算出部２５５は、指令位置ＣＬ２２において、指令位置ＣＬ２２と対応する切削点として切削点ＣＰ２２０およびＣＰ２２１の２つが存在するため、算出に用いる切削点を選択する。ここで、接線方向ベクトル算出部２５５は、指令位置ＣＬ２２の直前の指令位置ＣＬ２１と対応する切削点ＣＰ２１０が加工曲面Ｓ１上に存在するため、同じ加工曲面Ｓ１上に存在する切削点ＣＰ２２０を選択する。そして、接線方向ベクトル算出部２５５は、仮接線方向ベクトルＰＶ２２０を、選択した切削点ＣＰ２２０の法線方向ベクトルＮＶ２２０と垂直になるように補正し、最終的な接線方向ベクトルＴＶ２２０を求める。
　接線方向ベクトル算出部２５５は、以上の手順により、曲線経路区間ＣＲ１に含まれる指令位置ＣＬ１２～ＣＬ２２における接線方向ベクトルＴＶ１２１～ＴＶ２２０を算出する。接線方向ベクトル算出部２５５は、他の曲線経路区間ＣＲ０、ＣＲ２およびＣＲ３についても、指令位置における接線方向ベクトルを同様の手順で算出する。図２６は、曲線経路区間ＣＲ０、ＣＲ２およびＣＲ３のそれぞれにおける法線方向ベクトルおよび接線方向ベクトルの一例を示す図である。図２６（ａ）は、指令位置ＣＬ１１～ＣＬ１２における切削点の法線方向ベクトルＮＶ１１０～ＮＶ１２０と、法線方向ベクトルＮＶ１１０～ＮＶ１２０を用いて算出された接線方向ベクトルＴＶ１１０～ＴＶ１２０とを示している。図２６（ｂ）は、指令位置ＣＬ２２～ＣＬ２４における切削点の法線方向ベクトルＮＶ２２１～ＮＶ２４０と、法線方向ベクトルＮＶ２２１～ＮＶ２４０を用いて算出された接線方向ベクトルＴＶ２２１～ＴＶ２４０とを示している。図２６（ｃ）は、指令位置ＣＬ２４～ＣＬ２５における切削点の法線方向ベクトルＮＶ２４０～ＮＶ２５０と、法線方向ベクトルＮＶ２４０～ＮＶ２５０を用いて算出された接線方向ベクトルＴＶ２４０～ＴＶ２５０とを示している。
　接線方向ベクトル算出部２２５は、算出した各指令位置における接線方向ベクトルＴＶ１１０～ＴＶ２５０を接線方向ベクトル記憶部２５６に渡し、接線方向ベクトル記憶部２５６がこれを記憶する。
　図８に示したステップＳ２０６において、数値制御装置１０ａの曲線経路生成部１４ａは、加工プログラム解析部１３ａから出力される指令位置と、曲線経路区間記憶部２５４で記憶されている曲線経路区間と、接線方向ベクトル記憶部２５６で記憶されている接線方向ベクトルとに基づいて、曲線経路を生成する。
　曲線経路を生成する処理において、曲線経路生成部１４ａは、まず、曲線経路区間記憶部２５４から読み出した曲線経路区間ＣＲ０～ＣＲ３に基づいて、曲線キャンセル情報を指令する指令位置を決定する。具体的には、曲線経路生成部１４ａは、各々の曲線経路区間の末尾である指令位置ＣＬ１２、ＣＬ２２、ＣＬ２４およびＣＬ２５を、曲線キャンセル情報を指令する指令位置に決定する。
　曲線経路生成部１４ａは、次に、曲線経路区間記憶部２５４から読み出した曲線経路区間のうち、各々の曲線経路区間に含まれる指令位置における開始接線方向ベクトルおよび終了接線方向ベクトルを求める。曲線経路生成部１４ａは、まず、曲線経路区間ＣＲ０の指令位置ＣＬ１１およびＣＬ１２における開始接線方向ベクトルおよび終了接線方向ベクトルを求める。具体的には、曲線経路生成部１４ａは、指令位置ＣＬ１１が曲線経路区間ＣＲ０の先頭であるため、接線方向ベクトルＴＶ１１０を指令位置ＣＬ１１における開始接線方向ベクトルＳＶ１２に決定する。また、曲線経路生成部１４ａは、指令位置ＣＬ１２における接線方向ベクトルＴＶ１２０を、指令位置ＣＬ１２における終了接線方向ベクトルＥＶ１２に決定する。曲線経路生成部１４ａは、次に、曲線経路区間ＣＲ１の指令位置ＣＬ１２～ＣＬ２２における開始接線方向ベクトルおよび終了接線方向ベクトルを求める。具体的には、曲線経路生成部１４ａは、指令位置ＣＬ１２が曲線経路区間ＣＲ１の先頭であるため、接線方向ベクトルＴＶ１２１を指令位置ＣＬ１２における開始接線方向ベクトルＳＶ１３に決定し、指令位置ＣＬ１３における接線方向ベクトルＴＶ１３０を、指令位置ＣＬ１３における終了接線方向ベクトルＥＶ１３に決定する。曲線経路生成部１４ａは、以下、同様に、指令位置ＣＬ１４～ＣＬ２２における開始接線方向ベクトルおよび終了接線方向ベクトルを求める。曲線経路生成部１４ａは、曲線経路区間ＣＲ２およびＣＲ３についても同様に、各指令位置における開始接線方向ベクトルおよび終了接線方向ベクトルを求める。以上の手順で曲線経路生成部１４ａが求めた開始接線方向ベクトルおよび終了接線方向ベクトルを図２７（ａ）に示す。
　なお、図２７において、終了接線方向ベクトルおよび開始接線方向ベクトルの双方が対応付けられている指令位置が、曲線キャンセル情報を指令する指令位置に該当する。これは、曲線キャンセル情報を指令する指令位置は、ある曲線経路区間の末尾に該当し、かつ次の曲線経路区間の先頭にも該当するためである。例えば、指令位置ＣＬ１２（図２３（ａ）参照）は、図２４に示したように、曲線経路区間ＣＲ０の末尾であり、かつ曲線経路区間ＣＲ１の先頭でもあるため、この指令位置ＣＬ１２には、終了接線方向ベクトルＥＶ１２および開始接線方向ベクトルＳＶ１３の双方が対応付けられている。曲線キャンセル情報、終了接線方向ベクトルおよび開始接線方向ベクトルは、実施の形態２にかかる形状特徴情報である。
　曲線経路生成部１４ａは、次に、加工プログラム解析部１３ａから出力された指令位置ＣＬ１１～ＣＬ２５と、曲線キャンセル情報を指令する指令位置として求めた指令位置ＣＬ１２、ＣＬ２２、ＣＬ２４およびＣＬ２５と、曲線経路区間ＣＲ０～ＣＲ３について求めた開始接線方向ベクトルＳＶ１２，ＳＶ１３，ＳＶ２３，ＳＶ２５および終了接線方向ベクトルＥＶ１２～ＥＶ２５と、に基づいて、曲線経路を生成する。曲線経路生成部１４ａは、図２７（ｂ）に示した曲線経路＃７～＃１０を生成する。
　図８に示したステップＳ２０７において、数値制御装置１０ａの曲線経路補間部１５は、曲線経路生成部１４ａが生成した曲線経路＃７～＃１０に従って、それぞれ補間周期あたりの工具の移動量を求めて補間した補間点を生成し、モータ駆動部１６に渡す。
　以上のように、本実施の形態にかかる数値制御装置１０ａは、加工プログラムに含まれる移動指令が指令する指令位置と、加工で使用する工具の種別および形状などを示す情報を付含んだ工具データと、加工対象物の加工形状モデルを定義する形状データとに基づいて、各移動指令に対応する形状特徴情報を算出し、指令位置および算出した形状特徴情報に基づいて、工具経路を構成する各曲線経路を生成することとした。形状特徴情報は、上述した曲線キャンセル情報、開始接線方向ベクトルおよび終了接線方向ベクトルである。
　本実施の形態にかかる数値制御装置１０ａによれば、加工プログラムに形状特徴情報が含まれていない場合でも、形状特徴情報に基づいて補間曲線を生成することが可能となり、実施の形態１にかかる数値制御装置１０と同様に、復元した曲線経路と復元されるべき理想的な経路の形状との一致度を高めることができ、加工結果の加工精度および加工品位を向上させることができる。また、作業者が加工プログラムを作成する際の作業量および作業時間を削減することができ、作業能率を向上させることができる。
実施の形態３．
　実施の形態２では、数値制御装置が、加工プログラムに含まれる移動指令、工具データおよび形状データに基づいて、形状特徴情報を算出し、算出した形状特徴情報を考慮して曲線経路を生成することとした。これに対して、本実施の形態では、形状特徴情報を考慮して加工プログラムを変換し、形状特徴情報を考慮して曲線経路を生成する機能を有さない数値制御装置でも実施の形態２と同様の曲線経路を生成可能な加工プログラムを生成するプログラム変換装置を説明する。
　図２８は、実施の形態３にかかるプログラム変換装置の構成例を示す図である。実施の形態３にかかるプログラム変換装置３０は、加工プログラム入力部１１、加工プログラム記憶部１２、加工プログラム解析部１３ａ、工具データ入力部２１、工具データ記憶部２２、形状データ入力部２３、形状データ記憶部２４、形状特徴情報算出部２５、加工プログラム変換部３１、変換後加工プログラム記憶部３２および変換後加工プログラム出力部３３を備える。
　プログラム変換装置３０の構成要素のうち、加工プログラム入力部１１、加工プログラム記憶部１２、加工プログラム解析部１３ａ、工具データ入力部２１、工具データ記憶部２２、形状データ入力部２３、形状データ記憶部２４および形状特徴情報算出部２５は、実施の形態２にかかる数値制御装置１０ａの加工プログラム入力部１１、加工プログラム記憶部１２、加工プログラム解析部１３ａ、工具データ入力部２１、工具データ記憶部２２、形状データ入力部２３、形状データ記憶部２４および形状特徴情報算出部２５と同じものである。そのため、これらの各構成要素については説明を省略する。
　加工プログラム変換部３１は、形状特徴情報算出部２５で算出された形状特徴情報に基づいて加工プログラムを変換する。具体的には、加工プログラム変換部３１は、加工プログラム解析部１３ａから出力される指令位置と、曲線経路区間記憶部２５４で記憶されている曲線経路区間と、接線方向ベクトル記憶部２５６で記憶されている接線方向ベクトルとに基づいて、加工プログラム記憶部１２で記憶されている加工プログラムを変換する。
　変換後加工プログラム記憶部３２は、加工プログラム変換部３１で変換された後の加工プログラムである変換後加工プログラムを記憶する。
　変換後加工プログラム出力部３３は、変換後加工プログラム記憶部３２で記憶されている変換後加工プログラムを読み出して外部へ出力する。
　図２９は、実施の形態３にかかるプログラム変換装置３０の動作例を示すフローチャートである。図２９のフローチャートは、プログラム変換装置３０が加工プログラムを変換して変換後加工プログラムを外部へ出力する動作の手順を示している。
　プログラム変換装置３０が加工プログラムを変換して変換後加工プログラムを外部へ出力する動作においては、まず、プログラム変換装置３０に加工プログラム、工具データおよび形状データを入力する（ステップＳ３０１）。このステップＳ３０１は、実施の形態２で説明した数値制御装置１０ａが実行するステップＳ２０１と同様の処理であるため、説明を省略する。
　プログラム変換装置３０は、次に、ステップＳ３０１で入力された加工プログラムを解析する（ステップＳ３０２）。このステップＳ３０２は、実施の形態２で説明した数値制御装置１０ａが実行するステップＳ２０２と同様の処理であるため、説明を省略する。
　プログラム変換装置３０は、次に、ステップＳ３０２で求めた指令位置、工具データ記憶部２２で記憶している工具データおよび形状データ記憶部２４で記憶している形状データに基づいて切削点を算出する（ステップＳ３０３）。このステップＳ３０３は、実施の形態２で説明した数値制御装置１０ａが実行するステップＳ２０３と同様の処理であるため、説明を省略する。
　プログラム変換装置３０は、次に、切削点記憶部２５２で記憶している切削点および属性情報と、形状データ記憶部２４で記憶している形状データとに基づいて、曲線経路区間を算出する（ステップＳ３０４）。このステップＳ３０４は、実施の形態２で説明した数値制御装置１０ａが実行するステップＳ２０４と同様の処理であるため、説明を省略する。
　プログラム変換装置３０は、次に、切削点記憶部２５２で記憶している切削点および属性情報と、曲線経路区間記憶部２５４で記憶している曲線経路区間と、形状データ記憶部２４で記憶している形状データとに基づいて、接線方向ベクトルを算出する（ステップＳ３０５）。このステップＳ３０５は、実施の形態２で説明した数値制御装置１０ａが実行するステップＳ２０５と同様の処理であるため、説明を省略する。
　プログラム変換装置３０は、次に、加工プログラム解析部１３ａから出力される指令位置と、曲線経路区間記憶部２５４で記憶されている曲線経路区間と、接線方向ベクトル記憶部２５６で記憶されている接線方向ベクトルとに基づき、加工プログラム記憶部１２で記憶されている加工プログラムを変換して変換後加工プログラムを生成し、外部へ出力する（ステップＳ３０６）。このステップＳ３０６では、加工プログラム変換部３１が変換後加工プログラムを生成し、変換後加工プログラム出力部３３がこれを出力する。
　ステップＳ３０６において、加工プログラム変換部３１は、まず、加工プログラム解析部１３ａから指令位置を受け取り、曲線経路区間記憶部２５４から曲線経路区間を読み出すとともに、接線方向ベクトル記憶部２５６から接線方向ベクトルを読み出す。
　加工プログラム変換部３１は、次に、曲線経路区間に基づいて、曲線キャンセル情報を指令する指令位置を決定する。加工プログラム変換部３１は、各々の曲線経路区間の末尾の指令位置を、曲線キャンセル情報を指令する指令位置に決定する。
　加工プログラム変換部３１は、次に、接線方向ベクトルに基づいて、各々の指令位置における開始接線方向ベクトルおよび終了接線方向ベクトルを決定する。開始接線方向ベクトルおよび終了接線方向ベクトルは、実施の形態１で説明した開始接線方向ベクトルおよび終了接線方向ベクトルである。加工プログラム変換部３１は、曲線経路区間の先頭の指令位置に対応する接線方向ベクトルを当該指令位置における開始接線方向ベクトルに決定し、曲線経路区間の先頭の指令位置に該当しない指令位置に対応する接線方向ベクトルを当該指令位置における終了接線方向ベクトルに決定する。
　加工プログラム変換部３１は、次に、加工プログラム記憶部１２から加工プログラムを読み出し、読み出した加工プログラムを、曲線キャンセル情報を指令する指令位置と、各々の指令位置における開始接線方向ベクトルおよび終了接線方向ベクトルとに基づいて変換する。具体的には、加工プログラム変換部３１は、加工プログラムのブロックのうち、曲線キャンセル情報を指令する指令位置に対応するブロックに対して曲線キャンセル情報を付加し、さらに、各々の指令位置に対応するブロックに対して開始接線方向ベクトルおよび終了接線方向ベクトルの一方または双方を付加することにより、変換後加工プログラムを生成する。なお、加工プログラム変換部３１は、開始接線方向ベクトルが求められていない指令位置に対応するブロックについては、開始接線方向ベクトルを付加しなくてもよいし、当該指令位置における終了接線方向ベクトルを開始接線方向ベクトルとして付加してもよい。
　加工プログラム変換部３１で生成された変換後加工プログラムは変換後加工プログラム記憶部３２に格納される。変換後加工プログラム出力部３３は、変換後加工プログラム記憶部３２から変換後加工プログラムを読み出して外部へ出力する。変換後加工プログラムの外部への出力は、加工プログラム入力部１１に入力された加工プログラムと同じ形式で行ってもよいし、他の形式で行ってもよい。なお、加工プログラム入力部１１には、テキスト形式またはバイナリ形式といった形式の加工プログラムが入力される。
　つづいて、プログラム変換装置３０が、入力された加工プログラムを変換して変換後加工プログラムとして出力する動作の具体例を説明する。ここでは、図１２～図２２および図２７～図３０を用いて説明する。図３０は、プログラム変換装置３０が生成する変換後加工プログラムの具体例を示す図である。
　図２９に示したステップＳ３０１において、プログラム変換装置３０の加工プログラム入力部１１は、図１８に示す加工プログラム３００を取得し、これを加工プログラム記憶部１２が記憶する。
　また、図２９に示したステップＳ３０１において、プログラム変換装置３０の工具データ入力部２１は、図２２に示す工具モデルＴ１０を生成するための工具データを取得し、これを工具データ記憶部２２が記憶する。
　また、図２９に示したステップＳ３０１において、プログラム変換装置３０の形状データ入力部２３は、図２０に示す加工形状モデルＭ１を生成するための形状データを取得し、これを形状データ記憶部２４が記憶する。加工形状モデルＭ１は、ＣＡＤ／ＣＡＭシステムにより生成される。プログラム変換装置３０に入力される形状データは所定のフォーマットのＣＡＤデータである。また、加工形状モデルＭ１は、加工曲面Ｓ０～Ｓ３を有し、図２１の断面図に示すように、加工曲面Ｓ０とＳ１は接続位置ｅ０において、加工曲面Ｓ１とＳ２は接続位置ｅ１において、加工曲面Ｓ２とＳ３は接続位置ｅ２において、それぞれ接続されている。また接続位置ｅ０およびｅ２においては各々の加工曲面が接線連続に接続されており、接続位置ｅ１においては加工曲面が位置連続に接続されている。このステップＳ３０１の処理は、実施の形態２で説明した数値制御装置１０ａが実行するステップＳ２０１と同様の処理である。
　図２９に示したステップＳ３０２～Ｓ３０５においては、プログラム変換装置３０が、実施の形態２で説明した数値制御装置１０ａが実行するステップＳ２０２～Ｓ２０５と同様の処理を実行する。
　図２９に示したステップＳ３０６において、プログラム変換装置３０の加工プログラム変換部３１は、まず、加工プログラム解析部１３ａから指令位置ＣＬ１１～ＣＬ２５を受け取り（図２３（ａ）参照）、さらに、曲線経路区間記憶部２５４から曲線経路区間ＣＲ０～ＣＲ３を読み出すとともに（図２４参照）、接線方向ベクトル記憶部２５６から接線方向ベクトルＴＶ１２１～ＴＶ２２０を読み出す（図２５（ｃ）参照）。
　加工プログラム変換部３１は、次に、曲線経路区間ＣＲ０～ＣＲ３に基づいて、曲線キャンセル情報を指令する指令位置を決定する。具体的には、加工プログラム変換部３１は、各々の曲線経路区間の末尾である指令位置ＣＬ１２、ＣＬ２２、ＣＬ２４およびＣＬ２５を、曲線キャンセル情報を指令する指令位置に決定する。
　加工プログラム変換部３１は、次に、曲線経路区間記憶部２５４から読み出した曲線経路区間のうち、各々の曲線経路区間に含まれる指令位置における開始接線方向ベクトルおよび終了接線方向ベクトルを求める。加工プログラム変換部３１は、まず、曲線経路区間ＣＲ０の指令位置ＣＬ１１およびＣＬ１２における開始接線方向ベクトルおよび終了接線方向ベクトルを求める。具体的には、加工プログラム変換部３１は、指令位置ＣＬ１１が曲線経路区間ＣＲ０の先頭であるため、接線方向ベクトルＴＶ１１０を指令位置ＣＬ１１における開始接線方向ベクトルＳＶ１２に決定する。また、加工プログラム変換部３１は、指令位置ＣＬ１２における接線方向ベクトルＴＶ１２０を、指令位置ＣＬ１２における終了接線方向ベクトルＥＶ１２に決定する。加工プログラム変換部３１は、次に、曲線経路区間ＣＲ１の指令位置ＣＬ１２～ＣＬ２２における開始接線方向ベクトルおよび終了接線方向ベクトルを求める。具体的には、加工プログラム変換部３１は、指令位置ＣＬ１２が曲線経路区間ＣＲ１の先頭であるため、接線方向ベクトルＴＶ１２１を指令位置ＣＬ１２における開始接線方向ベクトルＳＶ１３に決定し、指令位置ＣＬ１３における接線方向ベクトルＴＶ１３０を、指令位置ＣＬ１３における終了接線方向ベクトルＥＶ１３に決定する。加工プログラム変換部３１は、以下、同様に、指令位置ＣＬ１４～ＣＬ２２における開始接線方向ベクトルおよび終了接線方向ベクトルを求める。加工プログラム変換部３１は、曲線経路区間ＣＲ２およびＣＲ３についても同様に、各指令位置における開始接線方向ベクトルおよび終了接線方向ベクトルを求める。以上の手順で加工プログラム変換部３１が求めた開始接線方向ベクトルおよび終了接線方向ベクトルは図２７（ａ）に示したものとなる。
　加工プログラム変換部３１は、次に、上記の処理で決定した、曲線キャンセル情報を指令する指令位置と、各指令位置における開始接線方向ベクトルおよび終了接線方向ベクトルとに基づいて、加工プログラム３００を変換し、図３０に示した変換後加工プログラム４００を生成する。すなわち、加工プログラム変換部３１は、加工プログラム３００を構成している各ブロックのうち、曲線キャンセル情報を指令する指令位置に対応するブロックに対して曲線キャンセル情報を付加し、さらに、各ブロックに対して、対応する指令位置における開始接線方向ベクトルおよび終了接線方向ベクトルを付加する。図３０に示したように、加工プログラム変換部３１は、変換前の加工プログラム３００の各ブロックの移動指令が指令する指令位置が、曲線キャンセル情報が指令される指令位置であった場合には、アドレス「Ｌ」に数値「０」を加えた「Ｌ０」という指令４０３を、曲線キャンセル情報として付加する。加工プログラム変換部３１は、また、各ブロックの移動指令が指令する指令位置に対応する開始接線方向ベクトルが存在する場合、ベクトルのＸ、ＹおよびＺ成分をそれぞれアドレス「ＶＡ」、「ＶＢ」および「ＶＣ」とし、これらに成分値を加えた構成の指令４０１を、開始接線方向ベクトルとして付加する。加工プログラム変換部３１は、また、各ブロックの移動指令が指令する指令位置に対応する終了接線方向ベクトルが存在する場合、ベクトルのＸ、ＹおよびＺ成分をそれぞれアドレス「ＶＤ」、「ＶＥ」および「ＶＦ」とし、これらに成分値を加えた構成の指令４０２を、終了接線方向ベクトルとして付加する。
　加工プログラム変換部３１は、変換後加工プログラム４００の生成が終了すると、変換後加工プログラム４００を変換後加工プログラム記憶部３２に格納し、これを変換後加工プログラム出力部３３が読み出して外部へ出力する。
　以上のように、本実施の形態にかかるプログラム変換装置３０は、加工プログラムに含まれる移動指令が指令する指令位置と、加工で使用する工具の種別および形状などを示す情報を付含んだ工具データと、加工対象物の加工形状モデルを定義する形状データとに基づいて、各移動指令に対応する形状特徴情報を算出し、形状特徴情報に基づいて加工プログラムを変換することとした。
　本実施の形態にかかるプログラム変換装置３０によれば、形状特徴情報が含まれていない加工プログラムを、形状特徴情報を含んだ加工プログラムに変換することができる。また、作業者が加工プログラムを作成する際の作業量および作業時間を削減することができ、作業能率を向上させることができる。
　また、本実施の形態にかかるプログラム変換装置３０によれば、各移動指令の指令位置を工具が通過する際の加工形状上の切削点を求め、切削点が加工形状モデルの加工曲面の境界上に存在するか、または加工形状モデルの２つ以上の加工曲面に同時に接する場合に、移動指令と一緒に曲線キャンセル情報を指令するように加工プログラムを変換する。そのため、加工プログラムに曲線キャンセル情報が含まれていない場合であっても自動的に曲線キャンセル情報を含んだ加工プログラムを得ることが可能となる。よって、作業者が加工プログラムを作成する際の作業量および作業時間を削減することができ、作業能率を向上させることができる。さらに、加工曲面の境界および加工曲面によって角部が形成される位置を工具が通過する際に生成される補間曲線がキャンセルされるため、加工結果の加工精度を向上させることができる。
　また、本実施の形態にかかるプログラム変換装置３０によれば、各移動指令の指令位置を工具が通過する際の加工形状上の切削点を求め、切削点が加工形状の曲率不連続な位置に存在する場合に、移動指令と一緒に曲線キャンセル情報を指令するように加工プログラムを変換する。そのため、加工プログラムに曲線キャンセル情報が含まれていない場合であっても自動的に曲線キャンセル情報を含んだ加工プログラムを得ることが可能となる。よって、作業者が加工プログラムを作成する際の作業量および作業時間を削減することができ、作業能率を向上させることができる。さらに、加工曲面の境界および加工曲面によって角部が形成される位置を工具が通過する際に生成される補間曲線がキャンセルされるため、加工結果の加工精度を向上させることができる。
　また、本実施の形態にかかるプログラム変換装置３０によれば、各移動指令の指令位置を工具が通過する際の加工形状上の切削点を求め、切削点における加工形状の加工曲面の接線方向ベクトルを算出し、移動指令と一緒に算出した接線方向ベクトルを指令するように加工プログラムを変換する。そのため、加工プログラムに接線方向ベクトルが含まれていない場合でも自動的に接線方向ベクトルを含んだ加工プログラムを得ることが可能となる。よって、作業者が加工プログラムを作成する際の作業量および作業時間を削減することができ、作業能率を向上させることができる。さらに、加工曲面の境界および加工曲面によって角部が形成される位置を工具が通過する際に生成される補間曲線がキャンセルされるため、加工結果の加工精度を向上させることができる。
　図３１は、本発明の各実施の形態にかかる数値制御装置およびプログラム変換装置のハードウェア構成を示す図である。図３１に示したハードウェアは、演算処理を行うプロセッサ５１と、プロセッサ５１がワークエリアに用いるメモリ５２と、数値制御装置またはプログラム変換装置として動作するためのプログラムを記憶する記憶装置５３と、ユーザとの間の入力インタフェースである入力装置５４と、ユーザに情報を表示する表示装置５５と、被制御機器または他の数値制御装置、その他の各種装置との通信機能を有する通信装置５６と、を備える。プロセッサ５１、メモリ５２、記憶装置５３、入力装置５４、表示装置５５および通信装置５６はデータバス５０で接続されている。ここで、プロセッサ５１は、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）、またはＤＳＰ（Digital　Signal　Processor）などであってもよい。また、メモリ５２は、ＲＡＭ（Random　Access　Memory）、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable　Programmable　ＲＯＭ）、またはＥＥＰＲＯＭ（Electrically　ＥＰＲＯＭ）などの、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、またはＤＶＤ（Digital　Versatile　Disc）などが該当する。
　各実施の形態で説明した数値制御装置およびプログラム変換装置は、プロセッサ５１が、数値制御装置またはプログラム変換装置として動作するためのプログラムを記憶装置５３から読み出して実行することにより実現することができる。
　以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
　１０，１０ａ　数値制御装置、１１　加工プログラム入力部、１２　加工プログラム記憶部、１３，１３ａ　加工プログラム解析部、１４，１４ａ　曲線経路生成部、１５　曲線経路補間部、１６　モータ駆動部、２１　工具データ入力部、２２　工具データ記憶部、２３　形状データ入力部、２４　形状データ記憶部、２５　形状特徴情報算出部、３０　プログラム変換装置、３１　加工プログラム変換部、３２　変換後加工プログラム記憶部、３３　変換後加工プログラム出力部、１３１　工具経路解析部、１３２　形状特徴情報解析部、２５１　切削点算出部、２５２　切削点記憶部、２５３　曲線経路区間算出部、２５４　曲線経路区間記憶部、２５５　接線方向ベクトル算出部、２５６　接線方向ベクトル記憶部。

Claims (14)

  1. 　工具に対する移動指令または加工対象物に対する移動指令が記述された加工プログラムを入力する加工プログラム入力部と、
    　前記移動指令、および前記移動指令により指令された指令位置を通過する工具経路の形状の特徴を表した形状特徴情報に基づいて曲線経路を生成する曲線経路生成部と、
    　を備えることを特徴とする数値制御装置。
  2. 　前記形状特徴情報が前記加工プログラムに記述され、
    　前記加工プログラムを解析して前記指令位置および前記形状特徴情報を求める加工プログラム解析部、
    　を備えることを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置。
  3. 　前記形状特徴情報は、前記曲線経路の生成を一旦中断することを指示する曲線キャンセル情報であり、
    　前記曲線経路生成部は、前記曲線キャンセル情報と対応付けられている前記指令位置において曲線経路の生成を中断して当該指令位置を曲線経路の終点とするとともに、当該指令位置を始点とする新たな曲線経路の生成を開始する、
    　ことを特徴とする請求項１または２に記載の数値制御装置。
  4. 　前記形状特徴情報は、前記指令位置における接線方向ベクトルであり、
    　前記曲線経路生成部は、前記接線方向ベクトルと対応付けられている指令位置における接線方向が、対応付けられている接線方向ベクトルの向きと一致するように曲線経路を生成する、
    　ことを特徴とする請求項１または２に記載の数値制御装置。
  5. 　前記接線方向ベクトルは、前記曲線経路の先頭の指令位置における接線方向ベクトルおよび前記曲線経路の末尾の指令位置における接線方向ベクトルであり、
    　前記曲線経路生成部は、前記曲線経路の先頭の指令位置における接線方向が、対応付けられている接線方向ベクトルの向きと一致し、かつ前記曲線経路の末尾の指令位置における接線方向が対応付けられている接線方向ベクトルの向きと一致するように曲線経路を生成する、
    　ことを特徴とする請求項４に記載の数値制御装置。
  6. 　前記曲線経路生成部は、前記接線方向ベクトルが対応付けられていない指令位置がある場合、当該指令位置における接線方向ベクトルを、当該指令位置とともに曲線経路を構成する指令位置に基づいて算出する、
    　ことを特徴とする請求項４または５に記載の数値制御装置。
  7. 　前記曲線経路生成部は、曲線経路の先頭の指令位置に対応付けられた接線方向ベクトルが存在しておらず、かつ、当該曲線経路の直前の曲線経路の末尾の指令位置に対応付けられた接線方向ベクトルが存在する場合、当該直前の曲線経路の末尾の指令位置に対応付けられた接線方向ベクトルを、接線方向ベクトルが対応付けられていない前記先頭の指令位置における接線方向ベクトルとする、
    　ことを特徴とする請求項４、５または６に記載の数値制御装置。
  8. 　前記工具を定義する情報である工具データを入力する工具データ入力部と、
    　前記加工対象物の加工形状モデルを定義する形状データを入力する形状データ入力部と、
    　前記移動指令により指令された指令位置、前記工具データおよび前記形状データに基づいて、前記指令位置を通過する工具経路の形状の特徴を表した形状特徴情報を算出する形状特徴情報算出部と、
    　を備えることを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置。
  9. 　工具に対する移動指令または加工対象物に対する移動指令が記述された加工プログラムを入力する加工プログラム入力部と、
    　前記工具を定義する情報である工具データを入力する工具データ入力部と、
    　前記加工対象物の加工形状モデルを定義する形状データを入力する形状データ入力部と、
    　前記移動指令により指令された指令位置、前記工具データおよび前記形状データに基づいて、前記指令位置を通過する工具経路の形状の特徴を表した形状特徴情報を算出する形状特徴情報算出部と、
    　前記指令位置および前記形状特徴情報に基づいて前記加工プログラムを変換する加工プログラム変換部と、
    　を備えることを特徴とするプログラム変換装置。
  10. 　前記形状特徴情報算出部は、前記指令位置の各々を工具が通過するときの加工形状上における切削点を前記指令位置ごとに算出し、算出した各切削点が加工形状の加工曲面の境界上に存在するか、および、１つの指令位置に対応する切削点が加工形状の複数の加工曲面上に存在するかを判断し、
    　前記加工プログラム変換部は、前記切削点が加工形状の加工曲面の境界上に存在する場合、および、１つの指令位置に対応する切削点が複数の加工曲面上に存在すると判断された場合、当該切削点に対応する指令位置を指令する移動指令に対して、曲線経路の生成を一旦中断することを指示する曲線キャンセル情報を付加する、
    　ことを特徴とする請求項９に記載のプログラム変換装置。
  11. 　前記形状特徴情報算出部は、前記指令位置の各々を工具が通過するときの加工形状上における切削点を前記指令位置ごとに算出し、算出した各切削点が加工形状の曲率不連続な位置に存在するかを判断し、
    　前記加工プログラム変換部は、前記切削点が加工形状の曲率不連続な位置に存在すると判断された場合、当該切削点に対応する指令位置を指令する移動指令に対して、曲線経路の生成を一旦中断することを指示する曲線キャンセル情報を付加する、
    　ことを特徴とする請求項９または１０に記載のプログラム変換装置。
  12. 　前記形状特徴情報算出部は、前記指令位置の各々を工具が通過するときの加工形状上における切削点を前記指令位置ごとに算出し、算出した各切削点に対応する各指令位置における接線方向ベクトルを算出し、
    　前記加工プログラム変換部は、各指令位置を指令する移動指令に対して、前記算出された接線方向ベクトルを付加する、
    　ことを特徴とする請求項９から１１のいずれか一つに記載のプログラム変換装置。
  13. 　工具に対する移動指令または加工対象物に対する移動指令が記述された加工プログラムを受け取る加工プログラム取得ステップと、
    　前記移動指令、および前記移動指令により指令された指令位置を通過する工具経路の形状の特徴を表した形状特徴情報に基づいて曲線経路を生成する曲線経路生成ステップと、
    　前記曲線経路に対して補間処理を行って前記工具経路を生成する工具経路生成ステップと、
    　を含むことを特徴とする数値制御方法。
  14. 　工具に対する移動指令または加工対象物に対する移動指令が記述された加工プログラムを受け取る加工プログラム取得ステップと、
    　前記工具を定義する情報である工具データを受け取る工具データ取得ステップと、
    　前記加工対象物の加工形状モデルを定義する形状データを受け取る形状データ取得ステップと、
    　前記移動指令により指令された指令位置、前記工具データおよび前記形状データに基づいて、前記指令位置を通過する工具経路の形状の特徴を表した形状特徴情報を算出する形状特徴情報算出ステップと、
    　前記指令位置および前記形状特徴情報に基づいて前記加工プログラムを変換する加工プログラム変換ステップと、
    　を含むことを特徴とするプログラム変換方法。
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