WO2022149278A1 - 加工プログラム修正装置、数値制御装置、加工プログラム修正方法および機械学習装置 - Google Patents

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WO2022149278A1
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WO
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tool
boundary
machining program
point
angle
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PCT/JP2021/000554
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弘樹 金子
慎哉 西野
弘之 木下
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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
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    • G05B19/02—Programme-control systems electric
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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/34—Director, elements to supervisory
    • G05B2219/34083—Interpolation general
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
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    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/36—Nc in input of data, input key till input tape
    • G05B2219/36043—Correction or modification of program

Definitions

  • the present disclosure relates to a machining program correction device, a numerical control device, a machining program correction method, and a machine learning device for modifying a machining program for machining using a tool.
  • Numerical control For machining by machine tools, a numerical control machining program that describes movement commands for moving the workpiece or tool in a preset path is used.
  • the numerically controlled machine tool is simply referred to as a "machine tool”.
  • Numerical control machining programs are simply referred to as "machining programs”.
  • the machining program is created by, for example, a commercially available CAD (Computer Aided Design) / CAM (Computer Aided Manufacturing) device.
  • the processing program is described in a file in a predetermined format by a character string such as a G code or a macro statement.
  • the G code is a command code for performing positioning, linear interpolation, arc interpolation, plane designation, and the like by numerical control, for example.
  • the CAD / CAM device When creating a machining program for cutting, the CAD / CAM device virtually moves the tool so that the tool touches the machining surface for machining the workpiece into the target shape, and the tool path.
  • the CAD / CAM device describes a movement command for moving the tool along the tool path by a G code that can be interpreted by the numerical control device.
  • the machining program is input to the numerical control device of the machine tool.
  • the numerical control device creates interpolation data in which the tool path is interpolated for each interpolation cycle from the movement command by analyzing the machining program.
  • the numerical control device controls each axis of the machine tool based on the interpolation data.
  • Machine tools perform cutting by controlling the movement of tools by a numerical control device.
  • Patent Document 1 describes a processing device that determines the attributes of an inflection point based on a target shape such as a contour, which is a workpiece, and determines the processing speed using parameters set in advance for each attribute of the inflection point. Is disclosed.
  • the present disclosure has been made in view of the above, and an object of the present disclosure is to obtain a machining program modification device that enables a machine tool to efficiently obtain a high-quality machined product.
  • the machining program modification device is a command for moving a tool for cutting a workpiece having a first machined surface and a second machined surface.
  • the machining program analysis unit that finds the tool path that is the path to move the tool to the workpiece by the analysis of the machining program described in
  • a cutting point calculation unit that calculates a cutting point on the machined surface of an object and corresponding to a tool for each of a plurality of command points on the tool path, and a first machined surface and a second machined surface. It includes an angle calculation unit that calculates the boundary portion angle, which is an angle formed by a surface, from a command point and a cutting point, and a machining program output unit that outputs a machining program that reflects information on the boundary portion angle.
  • the machining program modification device has the effect of making it possible to efficiently obtain high-quality machined products by machine tools.
  • the figure which shows an example of the tool defined by the tool data in Embodiment 1. A perspective view showing an example of a target shape defined by shape data in the first embodiment.
  • FIG. 3 for explaining the cutting point calculated in the first embodiment.
  • the second figure for demonstrating the extraction of the boundary command point in Embodiment 1. The first figure for demonstrating the calculation of the boundary part angle in Embodiment 1.
  • the figure for demonstrating the modification of the boundary part angle calculation method shown in FIG. The second figure for demonstrating the calculation of the boundary part angle in Embodiment 1.
  • the figure for demonstrating the modification of the method of calculating the boundary part angle shown in FIG. The figure which shows the structure of the machining program correction apparatus which concerns on the modification of Embodiment 1.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a machining program correction device 100 according to the first embodiment.
  • the machining program correction device 100 modifies a machining program for machining using a tool.
  • the machining program correction device 100 includes a machining program input unit 1, a machining program storage unit 2, a tool data input unit 3, a tool data storage unit 4, a shape data input unit 5, a shape data storage unit 6, and a machining unit.
  • the machining program is input to the machining program input unit 1 from the outside of the machining program correction device 100.
  • the machining program storage unit 2 stores the machining program input to the machining program input unit 1.
  • the machining program describes a movement command for moving a tool for cutting a workpiece.
  • the movement of the tool refers to the relative movement of the tool with respect to the workpiece.
  • Tool data is input to the tool data input unit 3 from the outside of the machining program correction device 100.
  • the tool data storage unit 4 stores the tool data input to the tool data input unit 3.
  • Tool data is data that defines the tool used for machining.
  • the tool data includes information indicating the type of the tool and information indicating the shape of the tool such as the tool diameter and the tool length.
  • the tool data may include information representing the slope of the tool outer diameter bus with respect to the center axis of the tool.
  • the tool data may include information representing an asymmetrical shape such as a turning tool.
  • Shape data is input to the shape data input unit 5 from the outside of the machining program correction device 100.
  • the shape data storage unit 6 stores the shape data input to the shape data input unit 5.
  • the shape data is data that defines a target shape.
  • the shape data also includes information on the surface of the workpiece that should be avoided from contact with the tool.
  • the shape data is three-dimensional data, for example, CAD data.
  • the machining program analysis unit 7 reads the machining program from the machining program storage unit 2 and performs analysis processing of the machining program.
  • the machining program analysis unit 7 obtains a tool path by analyzing the machining program.
  • the tool path is a path for moving the tool with respect to the workpiece.
  • the machining program analysis unit 7 analyzes the movement command described in the machining program, and obtains a tool path and each command point which is a sequence of points on the tool path.
  • the tool path storage unit 8 stores data of the tool path and the command point.
  • the cutting point calculation unit 9 calculates the cutting point.
  • the cutting point is a point on the machined surface of the workpiece and corresponds to the tool when the tool is placed at the command point on the tool path. The details of the cutting point will be described later.
  • the cutting point calculation unit 9 calculates a cutting point for each of a plurality of command points on the tool path.
  • the cutting point storage unit 10 stores the cutting point data.
  • the boundary command point extraction unit 11 extracts the boundary command point from a plurality of command points.
  • the boundary command point is a command point located at the boundary between two machined surfaces in contact with each other in the work piece.
  • the boundary command point storage unit 12 stores the data of the boundary command point.
  • the angle calculation unit 13 calculates the boundary portion angle from the command point and the cutting point.
  • the boundary portion angle is an angle formed by the first machined surface and the second machined surface of the workpiece at the boundary command point.
  • the angle storage unit 14 stores the boundary portion angle data. The details of the boundary command point and the boundary angle will be described later.
  • the correction unit 15 corrects the machining program by reflecting the information of the boundary portion angle in the machining program.
  • the correction unit 15 modifies the machining program by adding information on the boundary portion angle to the machining program.
  • the machining program output unit 16 outputs a machining program reflecting the information of the boundary portion angle to the outside of the machining program correction device 100.
  • FIG. 2 is a flowchart showing an operation procedure of the machining program correction device 100 according to the first embodiment.
  • step S1 the machining program correction device 100 receives the machining program, tool data, and shape data.
  • a machining program which is a file in a predetermined format, is input from the CAD / CAM device or the CAD / CAM system to the machining program input unit 1.
  • the machining program is input to the machining program input unit 1 by the operator operating an input device such as a keyboard.
  • the machining program input unit 1 outputs the input machining program to the machining program storage unit 2.
  • the tool data is input to the tool data input unit 3 by the operator operating the input device.
  • Tool data obtained by data conversion from CAD data may be input to the tool data input unit 3.
  • the tool data input unit 3 outputs the input tool data to the tool data storage unit 4.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of a tool defined by tool data in the first embodiment.
  • the tool T1 shown in FIG. 3 is a ball end mill.
  • the tool T1 has a shape in which a hemisphere is attached to the bottom of the cylinder.
  • the central axis of the tool T1 is the central axis of the cylinder.
  • the central axis is the rotation axis of the tool T1.
  • the tool diameter is the diameter of the cylinder.
  • the tool length is the length of the tool T1 in the direction of the central axis.
  • the shape data is data in a predetermined format and is created by a CAD / CAM device or a CAD / CAM system.
  • the shape data is input to the shape data input unit 5 from the CAD / CAM device or the CAD / CAM system.
  • the shape data may be input to the shape data input unit 5 by the operator operating the input device.
  • FIG. 4 is a perspective view showing an example of a target shape defined by shape data in the first embodiment.
  • the target shape M1 shown in FIG. 4 is a three-dimensional shape having three machined surfaces S0, S1 and S2.
  • Each of the machined surfaces S0, S1 and S2 is a curved surface or a flat surface.
  • the X-axis, Y-axis, and Z-axis are three axes perpendicular to each other.
  • the X-axis direction may be referred to as a machining direction
  • the Y-axis direction may be referred to as a lateral direction
  • the Z-axis direction may be referred to as a vertical direction.
  • the machining program correction device 100 advances the procedure to step S2.
  • step S2 the machining program correction device 100 obtains a tool path by analyzing the machining program.
  • the machining program analysis unit 7 reads the machining program from the machining program storage unit 2 and analyzes the machining program.
  • the machining program analysis unit 7 obtains a tool path and a command point by analyzing the machining program.
  • the machining program analysis unit 7 outputs the data of the tool path and the command point to the tool path storage unit 8.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of a tool path and a command point obtained by analysis of a machining program in the first embodiment.
  • the tool path TP1 shown in FIG. 5 is a path for sequentially moving the tool T1 at 10 command points P0-P9.
  • FIG. 6 is a first diagram for explaining how the tool T1 moves in the tool path TP1 shown in FIG.
  • FIG. 7 is a second diagram for explaining how the tool T1 moves in the tool path TP1 shown in FIG.
  • the tool T1 and the tool path TP1 are shown in accordance with the target shape M1 when viewed from an obliquely upper position with respect to the target shape M1.
  • the tool T1 and the tool path TP1 are shown in accordance with the target shape M1 when viewed from a position in the lateral direction with respect to the target shape M1.
  • the tool T1 is arranged so that the reference point of the tool T1 coincides with the command point P at each command point P0-P9.
  • the reference point is the position on the central axis of the tool T1.
  • the command point P shall be referred to without distinguishing each of the command points P0-P9.
  • the machining program correction device 100 advances the procedure to step S3.
  • step S3 the machining program correction device 100 obtains a cutting point for each of the plurality of command points on the tool path.
  • the cutting point calculation unit 9 reads tool data from the tool data storage unit 4.
  • the cutting point calculation unit 9 reads out the shape data from the shape data storage unit 6.
  • the cutting point calculation unit 9 reads the data of the tool path and the command point from the tool path storage unit 8.
  • the cutting point calculation unit 9 calculates the cutting point for each command point on the tool path based on the tool data, the shape data, and the data of the tool path and the command point.
  • the cutting point calculation unit 9 outputs the cutting point data associated with the command point to the cutting point storage unit 10.
  • the cutting point calculation unit 9 determines the positional relationship between the machined surface S and the tool T1 by performing an operation of quasi-arranging the target shape M1 represented by the shape data and the tool T1 represented by the tool data in a virtual space. Ask. The cutting point calculation unit 9 obtains the positional relationship when the tool T1 is arranged at the command point P for each of the command points P0 to P9.
  • the machined surface S refers to each of the machined surfaces S0, S1 and S2 without distinction.
  • the arrangement of the tool T1 includes the first aspect in which the tool T1 is separated from the machined surface S and the tool T1 is in contact with the machined surface S. There is a second aspect and a third aspect in which a part of the tool T1 overlaps a part of the target shape M1.
  • FIG. 8 is a first diagram for explaining the cutting point calculated in the first embodiment.
  • FIG. 9 is a second diagram for explaining the cutting point calculated in the first embodiment.
  • FIG. 10 is a third diagram for explaining the cutting point calculated in the first embodiment.
  • FIG. 8 shows an example of the cutting point CP in the case where the arrangement mode of the tool T1 is the first aspect.
  • the cutting point calculation unit 9 calculates the point of the machined surface S where the distance from the tool T1 is the shortest as the cutting point CP.
  • FIG. 9 shows an example of the cutting point CP in the case where the arrangement mode of the tool T1 is the second aspect. In the second aspect, the cutting point calculation unit 9 calculates the point of the machined surface S where the tool T1 is in contact as the cutting point CP.
  • FIG. 10 shows an example of the cutting point CP when the arrangement mode of the tool T1 is the third aspect.
  • the cutting point calculation unit 9 virtually reduces the tool T1 around the reference point of the tool T1.
  • the cutting point calculation unit 9 calculates the point of the machined surface S where the reduced tool T1o comes into contact as the cutting point CP in a state where the tool T1 is reduced until the tool T1 touches the machined surface S.
  • the cutting point CP is a point on the machined surface S of the workpiece and corresponds to the tool T1 when the tool T1 is arranged at the command point P on the tool path TP1. It is a point to do.
  • FIG. 11 is a diagram showing each command point P on the tool path TP1 shown in FIG. 7 and a cutting point CP corresponding to each command point P.
  • the cutting points CP0-CP3 are the cutting points CP corresponding to the command points P0-P3, respectively.
  • the cutting point CP6 is a cutting point CP corresponding to the command point P5.
  • the cutting point CP8 is a cutting point CP corresponding to the command point P9.
  • one cutting point CP corresponds to each command point P0-P3, P5, P9.
  • the command point P4 is a command point P near the boundary between the two machined surfaces S0 and S1.
  • the cutting point CP4 is a cutting point CP on the machining surface S0 when the tool T1 is arranged at the command point P4.
  • the cutting point CP5 is a cutting point CP on the machining surface S1 when the tool T1 is arranged at the command point P4.
  • two cutting points CP4 and CP5 correspond to the command point P4.
  • the cutting point CP7 is at the boundary between the two machined surfaces S1 and S2.
  • the cutting point CP7 is a cutting point CP when the tool T1 is arranged at each of the command points P6, P7, and P8.
  • one cutting point CP7 corresponds to the three command points P6, P7, and P8.
  • the boundary command point is a command point when the command point P and the cutting point CP do not have a one-to-one correspondence.
  • step S4 the machining program correction device 100 extracts a boundary command point from a plurality of command points on the tool path.
  • the boundary command point extraction unit 11 reads shape data from the shape data storage unit 6.
  • the boundary command point extraction unit 11 reads the cutting point data associated with the command point from the cutting point storage unit 10.
  • the boundary command point extraction unit 11 extracts a boundary command point from a plurality of command points based on the shape data and the cutting point data.
  • the boundary command point extraction unit 11 outputs the data of the boundary command point associated with the cutting point to the boundary command point storage unit 12.
  • FIG. 12 is a first diagram for explaining the extraction of the boundary command point in the first embodiment.
  • FIG. 13 is a second diagram for explaining the extraction of the boundary command point in the first embodiment. 12 and 13 show boundary command points extracted from the plurality of command points P0-P9 shown in FIG. The boundary command point is a command point P located at the boundary between two machined surfaces S in contact with each other.
  • the command point P4 is associated with the two cutting points CP4 and CP5, and is the command point P located at the boundary between the two machining surfaces S0 and S1.
  • the two machined surfaces S0 and S1 form a concave boundary portion.
  • the boundary command point extraction unit 11 extracts the command point P4 as the boundary command point.
  • the boundary command point extraction unit 11 outputs the data of the command point P4 associated with the two cutting points CP4 and CP5 as the data of the boundary command point.
  • the three command points P6, P7, and P8 are associated with one cutting point CP7, and are command points P located at the boundary between the two machining surfaces S1 and S2.
  • the two machined surfaces S1 and S2 form a convex boundary portion.
  • the boundary command point extraction unit 11 extracts three command points P6, P7, and P8 as boundary command points.
  • the boundary command point extraction unit 11 outputs the data of the three command points P6, P7, and P8 associated with one cutting point CP7 as the data of the boundary command point.
  • the machining program correction device 100 advances the procedure to step S5.
  • step S5 the machining program correction device 100 calculates the boundary portion angle at each boundary command point on the tool path.
  • the angle calculation unit 13 reads out the shape data from the shape data storage unit 6.
  • the angle calculation unit 13 reads the data of the boundary command point associated with the cutting point from the boundary command point storage unit 12.
  • the angle calculation unit 13 calculates the boundary portion angle based on the shape data and the boundary command point data.
  • the angle calculation unit 13 outputs the data of the boundary portion angle associated with the boundary command point to the angle storage unit 14.
  • FIG. 14 is a first diagram for explaining the calculation of the boundary portion angle in the first embodiment.
  • the angle calculation unit 13 calculates the boundary portion angle AN0 with respect to the command point P4 which is the boundary command point.
  • the boundary portion angle AN0 is an angle formed by the machined surface S0 and the machined surface S1 at the boundary B1 between the machined surface S0 and the machined surface S1.
  • the machined surface S0 is the first machined surface
  • the machined surface S1 is the second machined surface.
  • the boundary portion angle AN0 at the boundary portion of the concave shape is an angle formed by the machined surface S0 and the machined surface S1 outside the target shape M1.
  • the angle calculation unit 13 may calculate an approximate angle, which is an approximation result of the angle formed by the machined surface S0 and the machined surface S1, as the boundary portion angle AN0. In the modification described below, the angle calculation unit 13 calculates the approximate angle based on the cutting point associated with the boundary command point.
  • FIG. 15 is a diagram for explaining a modified example of the method of calculating the boundary portion angle shown in FIG.
  • the angle calculation unit 13 obtains the normal vector NV4 of the machined surface S0 at the cutting point CP4 and the normal vector NV5 of the machined surface S1 at the cutting point CP5.
  • the angle calculation unit 13 obtains the outer angle of the angle AN0'formed by the normal vector NV4 and the normal vector NV5 as an approximate angle between the machined surface S0 and the machined surface S1. In this way, the angle calculation unit 13 can calculate the approximate angle with the boundary portion angle AN0.
  • FIG. 16 is a second diagram for explaining the calculation of the boundary portion angle in the first embodiment.
  • the angle calculation unit 13 calculates the boundary portion angle AN1 for the command points P6, P7, and P8, which are the boundary command points.
  • the boundary portion angle AN1 is an angle formed by the machined surface S1 and the machined surface S2 at the boundary between the machined surface S1 and the machined surface S2.
  • the machined surface S1 is the first machined surface
  • the machined surface S2 is the second machined surface.
  • the cutting point CP7 is located on the boundary between the machined surface S1 and the machined surface S2.
  • the boundary portion angle AN1 at the boundary portion of the convex shape is an angle formed by the machined surface S1 and the machined surface S2 inside the target shape M1.
  • the workpiece may have at least a first machined surface and a second machined surface. Needless to say, the workpiece may have first, second and third processed surfaces, and may further have other processed surfaces.
  • the angle calculation unit 13 may calculate an approximate angle, which is an approximation result of the angle formed by the machined surface S1 and the machined surface S2, as the boundary portion angle AN1. In the modification described below, the angle calculation unit 13 calculates the approximate angle based on the cutting point associated with the boundary command point.
  • FIG. 17 is a diagram for explaining a modified example of the method of calculating the boundary portion angle shown in FIG.
  • the angle calculation unit 13 obtains the normal vector NV7a of the machined surface S1 at the cutting point CP7 and the normal vector NV7b of the machined surface S2 at the cutting point CP7.
  • the angle calculation unit 13 obtains the outer angle of the angle AN1'formed by the normal vector NV7a and the normal vector NV7b as an approximate angle between the machined surface S1 and the machined surface S2. In this way, the angle calculation unit 13 can calculate the approximate angle as the boundary portion angle AN1.
  • the angle calculation unit 13 may associate the boundary portion angle data with information indicating whether the boundary portion has a concave shape or a convex shape, and output the data to the angle storage unit 14. After finishing step S5, the machining program correction device 100 advances the procedure to step S6.
  • step S6 the machining program correction device 100 modifies the machining program by describing the boundary portion angle information in the machining program.
  • the correction unit 15 reads the data of the tool path and the command point from the tool path storage unit 8.
  • the correction unit 15 reads the data of the boundary portion angle associated with the boundary command point from the angle storage unit 14.
  • the correction unit 15 describes information on the boundary portion angle associated with the command point, which is the boundary command point, in a machining program consisting of movement commands based on the tool path.
  • the correction unit 15 modifies the machining program by describing the boundary portion angle information in the machining program.
  • the correction unit 15 outputs the modified machining program to the machining program output unit 16.
  • the correction unit 15 may describe in the machining program information indicating whether the boundary portion has a concave shape or a convex shape, as well as information on the boundary portion angle. After finishing step S6, the machining program correction device 100 advances the procedure to step S7.
  • step S7 the machining program correction device 100 outputs the modified machining program to the outside of the machining program correction device 100 by the machining program output unit 16.
  • the machining program output unit 16 outputs a machining program in which information on the boundary portion angle is described.
  • the machining program output unit 16 may output a machining program in which information indicating whether the boundary portion composed of two machining surfaces of the workpiece is a convex shape or a concave shape is described.
  • the machining program correction device 100 ends the operation according to the procedure shown in FIG.
  • the machining program modified by the machining program modification device 100 is input to the numerical control device of the machine tool.
  • the numerical control device calculates the permissible speed when the tool passes through the command point for each command point to which the boundary angle is associated, based on the data of the boundary angle associated with the boundary command point. ..
  • the permissible speed is the highest speed at which the machined surface can be machined with the desired quality.
  • the numerical control device creates interpolation data based on the tool path and command point data and the permissible speed.
  • the machining program correction device 100 extracts the boundary command point based on the tool path, the shape data, and the tool data, and obtains the boundary degree angle at the extracted boundary command point.
  • the machining program correction device 100 can recognize a curved portion in which the direction of the tool path changes significantly and a corner portion in the target shape, and can output a machining program reflecting information on the boundary portion angle in the curved portion and the corner portion. This makes it possible to improve the quality of the processed product.
  • the machining program correction device 100 obtains the boundary portion angle formed by the machined surface at the boundary.
  • the machining program correction device 100 does not require contour data for each tool path even when the machining target shape is a contour shape that is not uniform in the depth direction and the adjacent tool paths change. Therefore, the machining program correction device 100 can avoid a decrease in work efficiency.
  • the numerical control device can set the permissible speed and improve the quality of the machined surface even when the tool path is not a path traveling along a plane having a tool path other than the scanning line machining. ..
  • the machining program correction device 100 since the machining program correction device 100 describes and outputs the information of the boundary portion angle associated with the command point of the tool path in the machining program, it is not necessary to classify the attribute of the inflection point by the angle or the like. ..
  • the numerical control device can decelerate the tool at each command point position according to the permissible speed calculated based on the boundary angle.
  • the numerical control device smoothly changes the speed between the tool paths even when the angle of the machined surface changes continuously in the direction in which the tool paths are adjacent to each other when a plurality of tool paths are adjacent to each other. be able to.
  • the numerical control device can improve the quality of the machined surface by smoothly changing the speed between the tool paths.
  • the machining program correction device 100 has an effect that it is possible to efficiently obtain a high quality machined product by a machine tool.
  • FIG. 18 is a diagram showing a configuration of a machining program correction device 101 according to a modification of the first embodiment.
  • the machining program correction device 101 has a speed calculation unit 17 in addition to the configuration shown in FIG.
  • the speed calculation unit 17 calculates the speed of the tool at the boundary command point based on the boundary portion angle.
  • the speed calculation unit 17 reads the data of the tool path and the command point from the tool path storage unit 8.
  • the speed calculation unit 17 reads data of the boundary portion angle associated with the boundary command point from the angle storage unit 14.
  • the speed calculation unit 17 calculates an allowable speed, which is the speed when the tool passes the command point.
  • the speed calculation unit 17 calculates the speed for each command point to which the boundary angle is associated.
  • An example of the speed calculation method is a method of multiplying the feed rate described in the machining program by a coefficient.
  • the coefficient a value obtained by dividing the boundary angle at each command point by 180 degrees can be used.
  • the speed calculation unit 17 calculates a speed closer to the feed speed described in the machining program as the boundary portion angle is closer to 180 degrees.
  • the speed calculation unit 17 may switch the speed calculation method depending on whether the boundary portion has a concave shape or a convex shape.
  • the speed calculation unit 17 outputs the speed data associated with the boundary command point to the correction unit 15.
  • the correction unit 15 describes speed information in a machining program consisting of movement commands based on the tool path.
  • the correction unit 15 modifies the machining program by describing the speed information in the machining program.
  • the machining program output unit 16 outputs a machining program in which speed information is described. Since the speed information is information calculated based on the boundary portion angle, the machining program output unit 16 outputs a machining program in which the boundary portion angle information is reflected by the description of the speed information.
  • the machining program correction device 101 can efficiently obtain a high quality machined product by a machine tool, similarly to the above-mentioned machining program correction device 100. Further, according to the modification of the first embodiment, the numerical control device does not require a process of calculating the speed of the tool based on the information of the boundary portion angle.
  • the machining program modification devices 100 and 101 according to the first embodiment also have the following effects as compared with, for example, the machining device of Patent Document 1.
  • the processing apparatus according to Patent Document 1 reads numerical control data which is a processing program in order to recognize the target shape, subdivides the data point group described in the numerical control data, and determines the attribute of the inflection point.
  • the processing apparatus recognizes the target shape based on the contour along the tool path.
  • the machining apparatus captures a data point cloud for each of the tool paths arranged in the depth direction in order to recognize the target shape. There is a need.
  • the machining program correction device 100 according to the second embodiment corrects the information of the boundary portion angle to be reflected in the machining program based on the angle formed by the traveling direction of the tool at the command point and the boundary line.
  • the machining program correction device 100 according to the second embodiment has the same configuration as the machining program correction device 100 according to the first embodiment.
  • the operation procedure of the machining program correction device 100 according to the second embodiment is the same as the operation procedure shown in FIG.
  • the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and processing different from that of the first embodiment will be described.
  • FIG. 19 is a diagram for explaining how the tool T1 moves in the tool path TP2 obtained by the analysis of the machining program in the second embodiment.
  • the tool path TP2 shown in FIG. 19 is a path for sequentially moving the tool T1 at the ten command points P10-P19.
  • the tool path TP1 shown in FIG. 6 has a constant position in the Y-axis direction, while the tool path TP2 shown in FIG. 19 changes its position in the Y-axis direction.
  • FIG. 20 is a diagram showing each command point P on the tool path TP2 shown in FIG. 19 and a cutting point CP corresponding to each command point P.
  • the cutting point calculation unit 9 calculates the cutting points CP10-CP20 for each command point P10-P19 on the tool path TP2.
  • the cutting points CP10-CP13 are the cutting points CP corresponding to the command points P10-P13, respectively.
  • the cutting point CP16 is a cutting point CP corresponding to the command point P15.
  • the cutting point CP20 is a cutting point CP corresponding to the command point P19.
  • one cutting point CP corresponds to each command point P10-P13, P15, P19.
  • Two cutting points CP14 and CP15 correspond to the command point P14.
  • Cutting points CP17, CP18, and CP19 correspond to the three command points P16, P17, and P18, respectively.
  • the boundary command point extraction unit 11 extracts command points P14, P16, P17, and P18, which are boundary command points.
  • FIG. 21 is a first diagram for explaining the calculation of the boundary portion angle in the second embodiment. Similar to the case of the first embodiment, the angle calculation unit 13 calculates the boundary portion angle AN2 with respect to the command point P14 which is the boundary command point.
  • the boundary portion angle AN2 is an angle formed by the machined surface S0 and the machined surface S1 at the boundary B2 between the machined surface S0 and the machined surface S1.
  • FIG. 22 is a first diagram for explaining the correction of the boundary portion angle information in the second embodiment.
  • the angle calculation unit 13 obtains the moving direction PV14 of the tool T1 at the command point P14 and the boundary direction EV0 which is the direction of the straight line which is the boundary B2, and compares the moving direction PV14 and the boundary direction EV0.
  • the angle calculation unit 13 corrects the information of the boundary portion angle AN2 to be closer to 180 degrees as the moving direction PV14 and the boundary direction EV0 are closer to parallel.
  • the angle calculation unit 13 does not correct the information of the boundary portion angle AN2 so that the moving direction PV14 and the boundary direction EV0 are closer to vertical.
  • the angle calculation unit 13 inputs the information of the boundary portion angle AN2 to the boundary portion angle AN2 when the angle formed by the moving direction PV14 and the boundary direction EV0 is included in 90 degrees to 180 degrees. Linear interpolation between the original value and 180 degrees.
  • FIG. 23 is a second diagram for explaining the calculation of the boundary portion angle in the second embodiment.
  • Each command point P16, P17, P18 is a point on the boundary B3 between the machined surface S1 and the machined surface S2. Similar to the case of the first embodiment, the angle calculation unit 13 calculates the boundary portion angle AN3 for the command points P16-P18 which are the boundary command points.
  • the boundary portion angle AN3 is an angle formed by the machined surface S1 and the machined surface S2 at the boundary B3.
  • FIG. 24 is a second diagram for explaining the correction of the boundary portion angle information in the second embodiment.
  • the angle calculation unit 13 obtains the moving direction PV16 of the tool T1 at the command point P16 and the boundary direction EV1 which is the direction of the straight line which is the boundary B3, and compares the moving direction PV16 with the boundary direction EV1.
  • the angle calculation unit 13 corrects the information of the boundary portion angle AN3 to be closer to 180 degrees as the moving direction PV16 and the boundary direction EV1 are closer to parallel.
  • the angle calculation unit 13 does not correct the information of the boundary portion angle AN3 so that the moving direction PV16 and the boundary direction EV1 are closer to vertical.
  • the angle calculation unit 13 inputs the information of the boundary portion angle AN3 to the boundary portion angle AN3 when the angle formed by the moving direction PV16 and the boundary direction EV1 is included in 90 degrees to 180 degrees. Linear interpolation between the original value and 180 degrees.
  • the angle calculation unit 13 also corrects the information of the boundary portion angle AN3 for the command points P17 and P18, as in the case of the command point P16.
  • the angle calculation unit 13 may obtain the direction of a straight line connecting the command points adjacent to each other on the tool path as the traveling direction of the tool at the boundary command point.
  • the angle calculation unit 13 may obtain the traveling direction of the tool at the boundary command point by another method. It is desirable to obtain the direction of the boundary between the two machined surfaces directly from the target shape.
  • the angle calculation unit 13 may approximately obtain the direction of the boundary based on the cutting point associated with the boundary command point.
  • the angle calculation unit 13 may obtain the normal vector of the machined surface at the cutting point for each of the two machined surfaces, and approximately obtain the direction of the boundary from the outer product direction of each normal vector.
  • the machining program correction device 100 can modify the machining program so that the deceleration of the tool is reduced in the portion of the target shape in which the moving direction of the tool and the boundary direction are close to parallel. Further, the machining program correction device 100 can modify the machining program so that the tool is decelerated according to the calculated boundary portion angle in the portion of the target shape in which the moving direction of the tool and the boundary direction are close to vertical. ..
  • the machining program correction device 100 has the effect that it is possible to efficiently obtain a high-quality machined product by the machine tool.
  • the machining program correction device 101 according to the modification of the first embodiment may correct the information of the boundary portion angle as in the second embodiment.
  • FIG. 25 is a diagram showing a hardware configuration example of the machining program correction devices 100 and 101 according to the first or second embodiment.
  • FIG. 25 shows the hardware configuration when the functions of the machining program correction devices 100 and 101 are realized by using the hardware for executing the program.
  • the machining program correction devices 100 and 101 store information in an input unit 50 for inputting information to the machining program correction devices 100 and 101, a processor 51 for executing various processes, a memory 52 as a built-in memory, and information. It has a storage device 53 and an output unit 54 for outputting information from the machining program correction devices 100 and 101.
  • the input unit 50 is a circuit that receives data input to the machining program correction devices 100 and 101 from the outside. Each function of the machining program input unit 1, the tool data input unit 3, and the shape data input unit 5 is realized by using the input unit 50.
  • the processor 51 is a CPU (Central Processing Unit).
  • the processor 51 may be a processing device, a microprocessor, a microcomputer, or a DSP (Digital Signal Processor).
  • the memory 52 is a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), a flash memory, an EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory) or an EEPROM (registered trademark) (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory).
  • the storage device 53 is an HDD (Hard Disk Drive) or an SSD (Solid State Drive).
  • the program that causes the computer to function as the machining program correction devices 100 and 101 is stored in the storage device 53.
  • the processor 51 reads the program stored in the storage device 53 into the memory 52 and executes it.
  • the program may be stored in a storage medium that can be read by a computer system.
  • the machining program correction devices 100 and 101 may store the program recorded in the storage medium in the memory 52.
  • the storage medium may be a portable storage medium that is a flexible disk, or a flash memory that is a semiconductor memory.
  • the program may be installed in a computer system from another computer or server device via a communication network.
  • Each function of the machining program analysis unit 7, the cutting point calculation unit 9, the boundary command point extraction unit 11, the angle calculation unit 13, the correction unit 15, and the speed calculation unit 17 depends on the combination of the processor 51 and software. It will be realized. Each of the functions may be realized by a combination of the processor 51 and the firmware, or may be realized by a combination of the processor 51, the software and the firmware.
  • the software or firmware is written as a program and stored in the storage device 53.
  • the storage device 53 stores various data used in the machining program correction devices 100 and 101. Each of the machining program storage unit 2, the tool data storage unit 4, the shape data storage unit 6, the tool path storage unit 8, the cutting point storage unit 10, the boundary command point storage unit 12, and the angle storage unit 14. The function is realized using the storage device 53.
  • the output unit 54 is a circuit that outputs the machining program corrected by the machining program correction devices 100 and 101 to the outside.
  • the function of the machining program output unit 16 is realized by using the output unit 54.
  • the functions of the machining program correction devices 100 and 101 may be realized by a processing circuit which is dedicated hardware for modifying the machining program.
  • the processing circuit is a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), an FPGA (Field-Programmable Gate Array), or a combination thereof.
  • ASIC Application Specific Integrated Circuit
  • FPGA Field-Programmable Gate Array
  • FIG. 26 is a diagram showing the configuration of the numerical control device 200 according to the third embodiment.
  • the same components as those in the first or second embodiment are designated by the same reference numerals, and a configuration different from the first or second embodiment will be described.
  • the numerical control device 200 includes a machining program input unit 1, a machining program storage unit 2, a tool data input unit 3, a tool data storage unit 4, a shape data input unit 5, a shape data storage unit 6, and a machining program.
  • the interpolation acceleration / deceleration unit 20 has a function as an interpolation unit for obtaining an interpolation point representing a position on the tool path in each unit time, and a function for performing acceleration / deceleration processing of the interpolation point.
  • the interpolation acceleration / deceleration unit 20 obtains an interpolation point based on the speed calculated by the speed calculation unit 17.
  • the interpolation acceleration / deceleration unit 20 outputs the interpolation data, which is the data of the interpolation points that have undergone the acceleration / deceleration process, to the interpolation data output unit 21.
  • the interpolation data output unit 21 outputs the interpolation data to the motor drive unit 22 of the machine tool.
  • FIG. 27 is a flowchart showing the operation procedure of the numerical control device 200 according to the third embodiment.
  • step S11 the numerical control device 200 receives the machining program, tool data, and shape data.
  • step S12 the numerical control device 200 obtains a tool path by analyzing a machining program.
  • step S13 the numerical control device 200 obtains a cutting point for each of the plurality of command points on the tool path.
  • step S14 the numerical control device 200 extracts a boundary command point from a plurality of command points on the tool path.
  • step S15 the numerical control device 200 calculates the boundary portion angle at each boundary command point on the tool path.
  • the details of steps S11 to S15 are the same as in the case of steps S1 to S5 shown in FIG. Note that the angle calculation unit 13 may correct the information on the boundary portion angle based on the angle formed by the traveling direction of the tool at the command point and the boundary line, as in the case of the second embodiment.
  • step S16 the numerical control device 200 calculates the speed of the tool at the boundary command point based on the boundary angle.
  • the speed calculation unit 17 reads the data of the tool path and the command point from the tool path storage unit 8.
  • the speed calculation unit 17 reads data of the boundary portion angle associated with the boundary command point from the angle storage unit 14.
  • the speed calculation unit 17 calculates the speed at which the tool passes through each command point to which the boundary angle is associated.
  • the speed calculation method by the speed calculation unit 17 is the same as that of the modified example of the first embodiment.
  • the speed calculation unit 17 calculates the speed by calculation using the corrected boundary portion angle information.
  • the speed calculation unit 17 outputs the speed data associated with the boundary command point to the interpolation acceleration / deceleration unit 20.
  • step S17 the numerical control device 200 performs interpolation processing of the tool path and acceleration / deceleration processing of the interpolation result.
  • the interpolation acceleration / deceleration unit 20 creates an interpolation point in which the tool path is interpolated for each interpolation cycle, that is, for each unit time, based on the movement command based on the tool path and the speed data.
  • the interpolation acceleration / deceleration unit 20 performs acceleration / deceleration processing of the interpolation point.
  • the interpolation acceleration / deceleration unit 20 outputs the interpolation data to the interpolation data output unit 21.
  • step S18 the numerical control device 200 outputs the interpolation data to the motor drive unit 22 by the interpolation data output unit 21. As a result, the numerical control device 200 ends the operation according to the procedure shown in FIG. 27.
  • the numerical control device 200 extracts the boundary command point based on the tool path, the shape data, and the tool data, and from the boundary degree angle at the extracted boundary command point, the tool at the boundary portion. Find the speed.
  • the numerical control device 200 can control the movement of the tool at a speed at which machining with a desired quality is possible at a curved portion where the direction of the tool path changes significantly and a corner portion in the target shape. This makes it possible to improve the quality of the processed product.
  • the numerical control device 200 has an effect that it is possible to efficiently obtain a high quality processed product by the machine tool as in the case of the first or second embodiment.
  • FIG. 28 is a diagram showing the configuration of the numerical control device 201 according to the fourth embodiment.
  • the same components as those in the first to third embodiments are designated by the same reference numerals, and a configuration different from the first to third embodiments will be described.
  • the numerical control device 201 has an interpolation data storage unit 23 and a machine learning device 30 in addition to the configuration shown in FIG.
  • the interpolation acceleration / deceleration unit 20 outputs the interpolation data to the interpolation data output unit 21 and the interpolation data storage unit 23.
  • the interpolation data storage unit 23 stores the interpolation data created by the interpolation acceleration / deceleration unit 20.
  • the machine learning device 30 learns a method of correcting the boundary portion angle that enables machining with desired accuracy while minimizing the delay in machining time.
  • the machine learning device 30 includes a state observation unit 31 and a learning unit 32.
  • the state observation unit 31 reads the interpolation data from the interpolation data storage unit 23.
  • the state observation unit 31 observes the interpolated data as a state variable.
  • the learning unit 32 learns how to correct the boundary angle information according to the data set created based on the state variables.
  • the angle calculation unit 13 corrects the boundary portion angle information based on the angle formed by the traveling direction of the tool at the command point and the line that is the boundary between the two machined surfaces. do.
  • the angle calculation unit 13 obtains information on the boundary portion angle by 180 degrees from the original value of the boundary portion angle. Interpolate between.
  • the machine learning device 30 learns a function representing such interpolation.
  • the state variables include the amount of error representing the distance between the tool and the cutting point at the interpolation point, the difference between the tool path and the locus of the tip position of the tool, the speed or acceleration of the tool at the interpolation point, and the tool path. Machining data, which is at least one with the machining time, may be included.
  • the state observation unit 31 observes the processing data calculated based on the interpolation data as a state variable.
  • the machining data observed as a state variable is not limited to the data calculated based on the interpolation data, but may be the data actually measured by the machine tool. That is, the state observing unit 31 has an error amount representing the difference between the distance between the tool and the cutting point at the interpolation point, the locus of the tool path and the tip position of the tool, the speed or acceleration of the tool at the interpolation point, and the tool path. At least one actually measured value with the processing time in the above may be observed as a state variable. In this case, the state observation unit 31 acquires machining data from an external measuring device of the numerical control device 201. As a result, the state observing unit 31 can observe the machining data including vibration in the machine tool as a state variable.
  • the learning unit 32 creates a data set that summarizes the state variables input from the state observation unit 31.
  • the learning unit 32 learns how to correct the boundary portion angle information according to the data set. Any learning algorithm may be used as the learning algorithm used by the learning unit 32. As an example, the case where reinforcement learning (Reinforcement Learning) is applied will be described.
  • Reinforcement learning is that the action subject who is an agent in a certain environment observes the current state and decides the action to be taken. Agents get rewards from the environment by choosing actions and learn how to get the most rewards through a series of actions.
  • Q-learning and TD-Learning are known as typical methods of reinforcement learning.
  • the behavioral value table which is a general update equation of the behavioral value function Q (s, a)
  • the action value function Q (s, a) represents the action value Q, which is the value of the action of selecting the action “a” under the environment “s”.
  • the learning unit 32 has a reward calculation unit 33 and a function update unit 34.
  • the reward calculation unit 33 calculates the reward based on the state variable.
  • the function update unit 34 updates the function representing the correction method according to the reward calculated by the reward calculation unit 33.
  • the reward calculation unit 33 calculates the reward "r" based on the difference between the surface accuracy obtained by processing and the ideal surface accuracy and the processing time. For example, when the difference in surface accuracy becomes equal to or less than the threshold value as a result of changing the correction method, or when the processing time is shortened, the reward calculation unit 33 increases the reward "r". The reward calculation unit 33 increases the reward "r” by giving the reward value "1". The reward value is not limited to "1". Further, when the difference in surface accuracy exceeds the threshold value or the processing time becomes long as a result of changing the correction method, the reward calculation unit 33 reduces the reward "r". The reward calculation unit 33 reduces the reward "r” by giving the reward value "-1". The reward value is not limited to "-1".
  • FIG. 29 is a flowchart showing the operation procedure of the learning unit 32 included in the numerical control device 201 according to the fourth embodiment.
  • a reinforcement learning method for updating the action value function Q (s, a) will be described with reference to the flowchart of FIG. 29.
  • step S21 the learning unit 32 acquires the data set.
  • step S22 the learning unit 32 calculates the reward based on the difference from the surface accuracy and the processing time.
  • step S23 the learning unit 32 updates the action value function Q (s, a) based on the reward.
  • step S24 the learning unit 32 determines whether or not the action value function Q (s, a) has converged. The learning unit 32 determines that the action value function Q (s, a) has converged because the action value function Q (s, a) in step S23 is not updated.
  • step S24, No When it is determined that the action value function Q (s, a) has not converged (step S24, No), the learning unit 32 returns the procedure to step S21. When it is determined that the action value function Q (s, a) has converged (steps S24, Yes), the learning unit 32 ends the learning according to the procedure shown in FIG. 29. The learning unit 32 may continue learning by returning the procedure from step S23 to step S21 without making a determination in step S24.
  • the machine learning device 30 outputs the trained model, which is the generated action value function Q (s, a), to the angle calculation unit 13.
  • the angle calculation unit 13 corrects the boundary portion angle information according to the correction method shown in the trained model.
  • the numerical control device 201 corrects the boundary angle information according to the correction method shown in the trained model, so that the machine tool can be machined with desired accuracy while minimizing the delay in machining time. Can be controlled.
  • the speed calculation unit 17 calculates the speed of the tool based on the information of the boundary portion angle. Instead of the method of correcting the information of the boundary portion angle, the method of calculating the speed may be learned.
  • FIG. 30 is a diagram showing the configuration of the numerical control device 202 according to the modified example of the fourth embodiment.
  • the numerical control device 202 has an interpolation data storage unit 23 and a machine learning device 40 in addition to the configuration shown in FIG.
  • the machine learning device 40 learns a method of calculating a speed that enables machining with a desired accuracy while minimizing a delay in machining time.
  • the machine learning device 40 includes a state observation unit 41 and a learning unit 42.
  • the state observation unit 41 reads the interpolation data from the interpolation data storage unit 23.
  • the state observation unit 41 observes the interpolated data as a state variable.
  • the learning unit 42 learns how to calculate the speed according to the data set created based on the state variables.
  • the learning unit 42 has a reward calculation unit 43 and a function update unit 44.
  • the state variables include the amount of error representing the difference between the distance between the tool and the cutting point at the interpolation point, the locus of the tool path and the locus of the tip position of the tool, and the speed or acceleration of the tool at the interpolation point.
  • Machining data which is at least one of the machining times in the tool path, may be included.
  • the state observation unit 41 observes the processing data calculated based on the interpolation data as a state variable.
  • the machining data observed as a state variable is not limited to the data calculated based on the interpolation data, but may be the data actually measured by the machine tool.
  • the details of the state observation unit 41 and the learning unit 42 are the same as those of the state observation unit 31 and the learning unit 32 described above.
  • the machine learning device 40 outputs the trained model, which is the generated action value function Q (s, a), to the speed calculation unit 17.
  • the numerical control device 202 can control the machine tool so that machining can be performed with desired accuracy while minimizing the delay in machining time by calculating the speed according to the calculation method shown in the trained model. can.
  • the data of the interpolation points observed as the state variables is not limited to the data of all the interpolation points on the tool path.
  • the state observing units 31 and 41 may observe only the data of the interpolation points at the boundary as a state variable, excluding the interpolation points other than the boundary between the machined surfaces from the plurality of interpolation points in the tool path.
  • the interpolation data storage unit 23 stores the data of the interpolation point in association with the boundary command point, so that the state observation units 31 and 41 acquire only the data of the interpolation point associated with the boundary command point. You may.
  • the machine learning devices 30 and 40 can improve the efficiency of learning by observing only the data of the interpolation points at the boundary as a state variable.
  • the learning units 32 and 42 execute machine learning using known learning algorithms other than reinforcement learning, for example, learning algorithms such as deep learning, neural networks, genetic programming, recursive logic programming, or support vector machines. May be.
  • the machine learning devices 30 and 40 are not limited to those built in the numerical control devices 201 and 202.
  • the machine learning devices 30 and 40 may be built in the machining program correction devices 100 and 101 according to the first or second embodiment.
  • the machine learning devices 30 and 40 acquire interpolation data and machining data from the numerical control device.
  • the machine learning devices 30 and 40 may acquire the machining data actually measured in the machine tool from the measuring device.
  • the machine learning devices 30 and 40 may be devices that can be connected to the numerical control devices 201 and 202 via a network.
  • the machine learning devices 30 and 40 may be devices existing on the cloud server.
  • the learning units 32 and 42 may learn the correction method or the calculation method according to the data sets created for the plurality of numerical control devices 201 and 202.
  • the learning units 32 and 42 may create a data set based on data obtained from a plurality of numerical control devices 201 and 202 used in the same site, or may create a data set based on data obtained from a plurality of numerical control devices 201 and 202, or may use a plurality of numerical values used in different sites.
  • a data set may be created based on the data obtained from the control devices 201 and 202.
  • the data set may be collected from a plurality of numerical control devices 201, 202 that operate independently of each other at a plurality of sites.
  • new numerical control devices 201 and 202 may be added to the target for which the data sets are collected. Further, after starting the collection of the data set from the plurality of numerical control devices 201 and 202, a part of the plurality of numerical control devices 201 and 202 may be excluded from the target for which the data set is collected.
  • the learning units 32 and 42 that have learned about one numerical control device 201 and 202 may learn about other numerical control devices 201 and 202 other than the numerical control devices 201 and 202.
  • the learning units 32 and 42 that perform learning about the other numerical control devices 201 and 202 can update the trained model by re-learning in the other numerical control devices 201 and 202.
  • the hardware configuration of the numerical control devices 200, 201, 202 is the same as the hardware configuration shown in FIG. 25.
  • the hardware configurations of the numerical control devices 200, 201, and 202 will be described with reference to FIG. 25.
  • Each function of the machining program input unit 1, the tool data input unit 3, and the shape data input unit 5 is realized by using the input unit 50. Machining program analysis unit 7, cutting point calculation unit 9, boundary command point extraction unit 11, angle calculation unit 13, correction unit 15, speed calculation unit 17, interpolation acceleration / deceleration unit 20, and machine learning device 30.
  • Each function of, 40 is realized by the combination of the processor 51 and the software.
  • Each of the functions may be realized by a combination of the processor 51 and the firmware, or may be realized by a combination of the processor 51, the software and the firmware.
  • Machining program storage unit 2 tool data storage unit 4, shape data storage unit 6, tool path storage unit 8, cutting point storage unit 10, boundary command point storage unit 12, angle storage unit 14, and interpolation.
  • Each function with the data storage unit 23 is realized by using the storage device 53.
  • the function of the interpolated data output unit 21 is realized by using the output unit 54.
  • the functions of the numerical control devices 200, 201, 202 may be realized by a processing circuit which is dedicated hardware for numerical control.
  • the machine learning devices 30 and 40 are external devices of the numerical control devices 200, 201 and 202
  • the machine learning devices 30 and 40 are realized by a computer system such as a personal computer or a general-purpose computer.
  • a program describing the processing for operating as the machine learning devices 30 and 40 is installed in the computer system.
  • the hardware configuration of the machine learning devices 30 and 40 in this case is the same as the hardware configuration shown in FIG. 25.
  • each of the above embodiments shows an example of the contents of the present disclosure.
  • the configurations of each embodiment can be combined with other known techniques.
  • the configurations of the respective embodiments may be appropriately combined. It is possible to omit or change a part of the configuration of each embodiment without departing from the gist of the present disclosure.

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Abstract

加工プログラム修正装置（１００）は、第１の加工面および第２の加工面を有する被加工物を切削する工具を移動させるための指令が記述された加工プログラムの解析によって、被加工物に対して工具を移動させる経路である工具経路を求める加工プログラム解析部（７）と、工具経路上の指令点に工具が配置された場合に、被加工物の加工面上の点であって工具に対応する点である切削点を、工具経路上の複数の指令点の各々について算出する切削点算出部（９）と、第１の加工面および第２の加工面がなす角度である境界部角度を指令点および切削点から算出する角度算出部（１３）と、境界部角度の情報が反映された加工プログラムを出力する加工プログラム出力部（１６）と、を備える。

Description

加工プログラム修正装置、数値制御装置、加工プログラム修正方法および機械学習装置
　本開示は、工具を用いた加工のための加工プログラムを修正する加工プログラム修正装置、数値制御装置、加工プログラム修正方法および機械学習装置に関する。
　数値制御工作機械による加工には、あらかじめ設定された経路において被加工物または工具を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が用いられる。以下、数値制御工作機械を、単に「工作機械」と称する。数値制御加工プログラムを、単に「加工プログラム」と称する。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る。加工プログラムは、Ｇコードまたはマクロ文といった文字列により、あらかじめ定められたフォーマットのファイルに記述される。ここで、Ｇコードとは、例えば、数値制御によって位置決め、直線補間、円弧補間、および平面指定等を行うための指令コードである。
　切削加工のための加工プログラムを作成する場合に、ＣＡＤ／ＣＡＭ装置は、被加工物を目標形状に加工するための加工面に工具が接するようにして仮想的に工具を移動させて、工具経路を作成する。ＣＡＤ／ＣＡＭ装置は、工具経路に沿って工具を移動させる移動指令を、数値制御装置が解釈可能なＧコードによって記述する。加工プログラムは、工作機械が有する数値制御装置へ入力される。数値制御装置は、加工プログラムの解析によって、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、補間データを基に工作機械の各軸を制御する。工作機械は、数値制御装置が工具の移動を制御することによって、切削加工を行う。
　工具経路に沿って工具を移動させる制御が行われても、実際の工作機械では、機械またはサーボ系の追従遅れによる軌跡誤差、あるいは機械振動の発生によって、加工品の品質が低下する場合がある。軌跡誤差および機械振動は、工具経路のうち、工具経路の方向が大きく変わる曲がり部、または曲率が大きい角部において発生し易い。また、工具の移動速度が高いほど、軌跡誤差および機械振動は大きくなり易い。そこで、従来、工具経路の方向が大きく変化する部分での工具の許容速度を求めておき、工具経路の方向変化に応じて許容速度以下まで工具を減速させることが行われている。しかしながら、工具経路の方向の変化は大きいが、目標形状において平滑な部分を工具が通る場合、減速が不要であるにも関わらず工具は減速されることになる。また、目標形状における角部を工具が通るが、工具経路の向きの変化が小さい場合、減速が必要であるにも関わらず工具は減速されないことになる。このように、工具経路の方向のみに基づいて減速の要否が判断されることで、不要な減速によって加工の効率が低下し、かつ、必要な減速が行われないことによって加工品の品質が低下するという問題が生じていた。
　特許文献１には、被加工箇所である輪郭等の目標形状に基づいて変曲点の属性を判別し、変曲点の属性ごとにあらかじめ設定されたパラメータを用いて加工速度を決定する加工装置が開示されている。
特開２００３－１０８２１０号公報
　特許文献１の技術によると、数値制御データに記述されているデータ点群は工具経路を表すものであるため、目標形状における角部が認識されず、減速の要否を適切に判断することができない場合がある。このように、特許文献１に開示される従来の技術によると、工作機械により高い品質の加工品を効率良く得ることが難しいという問題があった。
　本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、工作機械により高い品質の加工品を効率良く得ることを可能とする加工プログラム修正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、本開示にかかる加工プログラム修正装置は、第１の加工面および第２の加工面を有する被加工物を切削する工具を移動させるための指令が記述された加工プログラムの解析によって、被加工物に対して工具を移動させる経路である工具経路を求める加工プログラム解析部と、工具経路上の指令点に工具が配置された場合に、被加工物の加工面上の点であって工具に対応する点である切削点を、工具経路上の複数の指令点の各々について算出する切削点算出部と、第１の加工面および第２の加工面がなす角度である境界部角度を指令点および切削点から算出する角度算出部と、境界部角度の情報が反映された加工プログラムを出力する加工プログラム出力部と、を備える。
　本開示にかかる加工プログラム修正装置は、工作機械により高い品質の加工品を効率良く得ることが可能となるという効果を奏する。
実施の形態１にかかる加工プログラム修正装置の構成を示す図 実施の形態１にかかる加工プログラム修正装置の動作手順を示すフローチャート 実施の形態１において工具データによって定義される工具の一例を示す図 実施の形態１において形状データによって定義される目標形状の一例を示す斜視図 実施の形態１において加工プログラムの解析によって求めた工具経路と指令点との一例を示す図 図５に示す工具経路において工具が移動する様子について説明するための第１の図 図５に示す工具経路において工具が移動する様子について説明するための第２の図 実施の形態１において算出される切削点について説明するための第１の図 実施の形態１において算出される切削点について説明するための第２の図 実施の形態１において算出される切削点について説明するための第３の図 図７に示す工具経路上の各指令点と、各指令点に対応する切削点とを示す図 実施の形態１における境界指令点の抽出について説明するための第１の図 実施の形態１における境界指令点の抽出について説明するための第２の図 実施の形態１における境界部角度の算出について説明するための第１の図 図１４に示す境界部角度の算出方法の変形例について説明するための図 実施の形態１における境界部角度の算出について説明するための第２の図 図１６に示す境界部角度の算出方法の変形例について説明するための図 実施の形態１の変形例にかかる加工プログラム修正装置の構成を示す図 実施の形態２において加工プログラムの解析によって求めた工具経路において工具が移動する様子について説明するための図 図１９に示す工具経路上の各指令点と、各指令点に対応する切削点とを示す図 実施の形態２における境界部角度の算出について説明するための第１の図 実施の形態２における境界部角度の情報の補正について説明するための第１の図 実施の形態２における境界部角度の算出について説明するための第２の図 実施の形態２における境界部角度の情報の補正について説明するための第２の図 実施の形態１または２にかかる加工プログラム修正装置のハードウェア構成例を示す図 実施の形態３にかかる数値制御装置の構成を示す図 実施の形態３にかかる数値制御装置の動作手順を示すフローチャート 実施の形態４にかかる数値制御装置の構成を示す図 実施の形態４にかかる数値制御装置が有する学習部の動作手順を示すフローチャート 実施の形態４の変形例にかかる数値制御装置の構成を示す図
　以下に、実施の形態にかかる加工プログラム修正装置、数値制御装置、加工プログラム修正方法および機械学習装置を図面に基づいて詳細に説明する。
実施の形態１．
　図１は、実施の形態１にかかる加工プログラム修正装置１００の構成を示す図である。加工プログラム修正装置１００は、工具を用いた加工のための加工プログラムを修正する。
　加工プログラム修正装置１００は、加工プログラム入力部１と、加工プログラム記憶部２と、工具データ入力部３と、工具データ記憶部４と、形状データ入力部５と、形状データ記憶部６と、加工プログラム解析部７と、工具経路記憶部８と、切削点算出部９と、切削点記憶部１０と、境界指令点抽出部１１と、境界指令点記憶部１２と、角度算出部１３と、角度記憶部１４と、修正部１５と、加工プログラム出力部１６とを有する。
　加工プログラム入力部１には、加工プログラム修正装置１００の外部から加工プログラムが入力される。加工プログラム記憶部２は、加工プログラム入力部１へ入力された加工プログラムを記憶する。実施の形態１において、加工プログラムには、被加工物を切削する工具を移動させるための移動指令が記述されている。なお、工具の移動とは、被加工物に対する工具の相対的な移動を指す。
　工具データ入力部３には、加工プログラム修正装置１００の外部から工具データが入力される。工具データ記憶部４は、工具データ入力部３へ入力された工具データを記憶する。工具データは、加工に用いられる工具を定義するデータである。工具データは、工具の種類を表す情報と、工具径および工具長といった工具の形状を表す情報とを含む。テーパがつけられている工具の場合、工具データには、工具の中心軸に対する工具外径母線の傾きを表す情報が含まれても良い。工具データには、旋削工具等の非対称な形状を表す情報が含まれても良い。
　形状データ入力部５には、加工プログラム修正装置１００の外部から形状データが入力される。形状データ記憶部６は、形状データ入力部５へ入力された形状データを記憶する。形状データは、目標形状を定義するデータである。形状データには、被加工物のうち工具の接触を回避すべき面の情報も含まれる。形状データは、３次元データであって、例えばＣＡＤデータである。
　加工プログラム解析部７は、加工プログラム記憶部２から加工プログラムを読み出し、加工プログラムの解析処理を行う。加工プログラム解析部７は、加工プログラムの解析によって、工具経路を求める。工具経路は、被加工物に対して工具を移動させる経路である。加工プログラム解析部７は、加工プログラムに記述されている移動指令を解析し、工具経路と、工具経路上の点列である各指令点とを求める。工具経路記憶部８は、工具経路および指令点のデータを記憶する。
　切削点算出部９は、切削点を算出する。切削点は、工具経路上の指令点に工具が配置された場合に、被加工物の加工面上の点であって工具に対応する点である。切削点の詳細については後述する。切削点算出部９は、工具経路上の複数の指令点の各々について切削点を算出する。切削点記憶部１０は、切削点のデータを記憶する。
　境界指令点抽出部１１は、複数の指令点の中から境界指令点を抽出する。境界指令点は、被加工物のうち互いに接する２つの加工面の境界に位置する指令点である。境界指令点記憶部１２は、境界指令点のデータを記憶する。角度算出部１３は、指令点および切削点から境界部角度を算出する。境界部角度は、境界指令点において被加工物の第１の加工面および第２の加工面がなす角度である。角度記憶部１４は、境界部角度のデータを記憶する。境界指令点および境界部角度の詳細については後述する。
　修正部１５は、加工プログラムに境界部角度の情報を反映させることによって加工プログラムを修正する。実施の形態１において、修正部１５は、加工プログラムに境界部角度の情報を追加することによって加工プログラムを修正する。加工プログラム出力部１６は、境界部角度の情報が反映された加工プログラムを、加工プログラム修正装置１００の外部へ出力する。
　次に、加工プログラム修正装置１００の動作について説明する。図２は、実施の形態１にかかる加工プログラム修正装置１００の動作手順を示すフローチャートである。
　ステップＳ１において、加工プログラム修正装置１００は、加工プログラム、工具データおよび形状データを受け付ける。あらかじめ定められたフォーマットのファイルである加工プログラムがＣＡＤ／ＣＡＭ装置またはＣＡＤ／ＣＡＭシステムから加工プログラム入力部１へ入力される。または、加工プログラムは、作業者がキーボード等の入力機器を操作することによって加工プログラム入力部１へ入力される。加工プログラム入力部１は、入力された加工プログラムを加工プログラム記憶部２へ出力する。
　工具データは、作業者が入力機器を操作することによって工具データ入力部３へ入力される。工具データ入力部３には、ＣＡＤデータからのデータ変換によって得られた工具データが入力されても良い。工具データ入力部３は、入力された工具データを工具データ記憶部４へ出力する。
　図３は、実施の形態１において工具データによって定義される工具の一例を示す図である。図３に示す工具Ｔ１は、ボールエンドミルである。工具Ｔ１は、円柱の底部に半球が付された形状である。工具Ｔ１の中心軸は、当該円柱の中心軸である。中心軸は、工具Ｔ１の回転軸である。工具径は、当該円柱の径である。工具長は、中心軸の方向における工具Ｔ１の長さである。
　形状データは、あらかじめ定められたフォーマットのデータであって、ＣＡＤ／ＣＡＭ装置またはＣＡＤ／ＣＡＭシステムによって作成される。形状データは、ＣＡＤ／ＣＡＭ装置またはＣＡＤ／ＣＡＭシステムから形状データ入力部５へ入力される。形状データは、作業者が入力機器を操作することによって形状データ入力部５へ入力されても良い。
　図４は、実施の形態１において形状データによって定義される目標形状の一例を示す斜視図である。図４に示す目標形状Ｍ１は、３個の加工面Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２を有する３次元形状である。加工面Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２の各々は、曲面または平面である。Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、互いに垂直な３軸である。Ｘ軸方向を加工方向、Ｙ軸方向を横方向、Ｚ軸方向を上下方向と称することがある。ステップＳ１を終えると、加工プログラム修正装置１００は、ステップＳ２へ手順を進める。
　ステップＳ２において、加工プログラム修正装置１００は、加工プログラムの解析によって、工具経路を求める。加工プログラム解析部７は、加工プログラム記憶部２から加工プログラムを読み出して、加工プログラムを解析する。加工プログラム解析部７は、加工プログラムの解析によって、工具経路と指令点とを求める。加工プログラム解析部７は、工具経路および指令点のデータを工具経路記憶部８へ出力する。
　図５は、実施の形態１において加工プログラムの解析によって求めた工具経路と指令点との一例を示す図である。図５に示す工具経路ＴＰ１は、１０個の指令点Ｐ０－Ｐ９において順次工具Ｔ１を移動させる経路である。
　図６は、図５に示す工具経路ＴＰ１において工具Ｔ１が移動する様子について説明するための第１の図である。図７は、図５に示す工具経路ＴＰ１において工具Ｔ１が移動する様子について説明するための第２の図である。図６において、工具Ｔ１および工具経路ＴＰ１は、目標形状Ｍ１に対して斜め上の位置から見たときの目標形状Ｍ１に合わせて示されている。図７において、工具Ｔ１および工具経路ＴＰ１は、目標形状Ｍ１に対して横方向の位置から見たときの目標形状Ｍ１に合わせて示されている。工具Ｔ１は、各指令点Ｐ０－Ｐ９において、工具Ｔ１の基準点が指令点Ｐに一致するように配置される。基準点は、工具Ｔ１のうち中心軸上の位置である。なお、指令点Ｐとは、指令点Ｐ０－Ｐ９の各々を区別せずに称したものとする。ステップＳ２を終えると、加工プログラム修正装置１００は、ステップＳ３へ手順を進める。
　ステップＳ３において、加工プログラム修正装置１００は、工具経路上の複数の指令点の各々について切削点を求める。切削点算出部９は、工具データ記憶部４から工具データを読み出す。切削点算出部９は、形状データ記憶部６から形状データを読み出す。切削点算出部９は、工具経路および指令点のデータを工具経路記憶部８から読み出す。切削点算出部９は、工具データと、形状データと、工具経路および指令点のデータとに基づいて、工具経路上の各指令点についての切削点を算出する。切削点算出部９は、指令点に対応付けられた切削点のデータを、切削点記憶部１０へ出力する。
　切削点算出部９は、形状データによって表現される目標形状Ｍ１と工具データによって表現される工具Ｔ１とを仮想空間にて疑似的に配置する演算によって、加工面Ｓと工具Ｔ１との位置関係を求める。切削点算出部９は、指令点Ｐ０－Ｐ９の各々について、指令点Ｐに工具Ｔ１が配置された際における当該位置関係を求める。なお、加工面Ｓとは、加工面Ｓ０，Ｓ１，Ｓ２の各々を区別せずに称したものとする。
　目標形状Ｍ１と工具Ｔ１を仮想的に配置した場合に、工具Ｔ１の配置の態様には、加工面Ｓから工具Ｔ１が離れている第１の態様と、工具Ｔ１が加工面Ｓに接している第２の態様と、目標形状Ｍ１の一部に工具Ｔ１の一部が重なり合う第３の態様とがある。
　図８は、実施の形態１において算出される切削点について説明するための第１の図である。図９は、実施の形態１において算出される切削点について説明するための第２の図である。図１０は、実施の形態１において算出される切削点について説明するための第３の図である。
　図８には、工具Ｔ１の配置の態様が第１の態様である場合における切削点ＣＰの例を示す。第１の態様では、切削点算出部９は、加工面Ｓのうち工具Ｔ１との距離が最も短くなる点を切削点ＣＰとして算出する。図９には、工具Ｔ１の配置の態様が第２の態様である場合における切削点ＣＰの例を示す。第２の態様では、切削点算出部９は、加工面Ｓのうち工具Ｔ１が接する点を切削点ＣＰとして算出する。
　図１０には、工具Ｔ１の配置の態様が第３の態様である場合における切削点ＣＰの例を示す。第３の態様では、切削点算出部９は、工具Ｔ１の基準点を中心に仮想的に工具Ｔ１を縮小させる。切削点算出部９は、加工面Ｓに工具Ｔ１が接するまで工具Ｔ１を縮小させた状態において、加工面Ｓのうち縮小させた工具Ｔ１ｏが接する点を、切削点ＣＰとして算出する。図８から図１０の各態様において、切削点ＣＰは、工具経路ＴＰ１上の指令点Ｐに工具Ｔ１が配置された場合に、被加工物の加工面Ｓ上の点であって工具Ｔ１に対応する点である。
　図１１は、図７に示す工具経路ＴＰ１上の各指令点Ｐと、各指令点Ｐに対応する切削点ＣＰとを示す図である。切削点ＣＰ０－ＣＰ３は、それぞれ指令点Ｐ０－Ｐ３に対応する切削点ＣＰである。切削点ＣＰ６は、指令点Ｐ５に対応する切削点ＣＰである。切削点ＣＰ８は、指令点Ｐ９に対応する切削点ＣＰである。図１１に示す例では、各指令点Ｐ０－Ｐ３，Ｐ５，Ｐ９には、１つの切削点ＣＰが対応する。
　指令点Ｐ４は、２つの加工面Ｓ０，Ｓ１の境界付近にある指令点Ｐである。切削点ＣＰ４は、指令点Ｐ４に工具Ｔ１が配置されたときにおける加工面Ｓ０上の切削点ＣＰである。切削点ＣＰ５は、指令点Ｐ４に工具Ｔ１が配置されたときにおける加工面Ｓ１上の切削点ＣＰである。図１１に示す例では、指令点Ｐ４には、２つの切削点ＣＰ４，ＣＰ５が対応する。
　切削点ＣＰ７は、２つの加工面Ｓ１，Ｓ２の境界にある。切削点ＣＰ７は、指令点Ｐ６，Ｐ７，Ｐ８の各々に工具Ｔ１が配置されたときにおける切削点ＣＰである。図１１に示す例では、３個の指令点Ｐ６，Ｐ７，Ｐ８には、１つの切削点ＣＰ７が対応する。このように、１つの指令点Ｐに複数の切削点ＣＰが対応する場合と、複数の指令点Ｐが１つの切削点ＣＰに対応する場合とがある。境界指令点は、指令点Ｐと切削点ＣＰとが１対１対応になっていない場合における指令点である。ステップＳ３を終えると、加工プログラム修正装置１００は、ステップＳ４へ手順を進める。
　ステップＳ４において、加工プログラム修正装置１００は、工具経路上の複数の指令点の中から境界指令点を抽出する。境界指令点抽出部１１は、形状データ記憶部６から形状データを読み出す。境界指令点抽出部１１は、指令点に対応付けられた切削点のデータを切削点記憶部１０から読み出す。境界指令点抽出部１１は、形状データと切削点のデータとに基づいて、複数の指令点の中から境界指令点を抽出する。境界指令点抽出部１１は、切削点に対応付けられた境界指令点のデータを、境界指令点記憶部１２へ出力する。
　図１２は、実施の形態１における境界指令点の抽出について説明するための第１の図である。図１３は、実施の形態１における境界指令点の抽出について説明するための第２の図である。図１２および図１３は、図１１に示す複数の指令点Ｐ０－Ｐ９の中から抽出される境界指令点を示す。境界指令点は、互いに接する２つの加工面Ｓの境界に位置する指令点Ｐである。
　図１２に示すように、指令点Ｐ４は、２つの切削点ＣＰ４，ＣＰ５に対応付けられており、２つの加工面Ｓ０，Ｓ１の境界に位置する指令点Ｐである。２つの加工面Ｓ０，Ｓ１は、凹形状の境界部を構成する。境界指令点抽出部１１は、指令点Ｐ４を境界指令点として抽出する。境界指令点抽出部１１は、２つの切削点ＣＰ４，ＣＰ５に対応付けられた指令点Ｐ４のデータを、境界指令点のデータとして出力する。
　図１３に示すように、３個の指令点Ｐ６，Ｐ７，Ｐ８は、１つの切削点ＣＰ７に対応付けられており、２つの加工面Ｓ１，Ｓ２の境界に位置する指令点Ｐである。２つの加工面Ｓ１，Ｓ２は、凸形状の境界部を構成する。境界指令点抽出部１１は、３個の指令点Ｐ６，Ｐ７，Ｐ８を境界指令点として抽出する。境界指令点抽出部１１は、１つの切削点ＣＰ７に対応付けられた３個の指令点Ｐ６，Ｐ７，Ｐ８のデータを、境界指令点のデータとして出力する。ステップＳ４を終えると、加工プログラム修正装置１００は、ステップＳ５へ手順を進める。
　ステップＳ５において、加工プログラム修正装置１００は、工具経路上の各境界指令点における境界部角度を算出する。角度算出部１３は、形状データ記憶部６から形状データを読み出す。角度算出部１３は、切削点に対応付けられた境界指令点のデータを境界指令点記憶部１２から読み出す。角度算出部１３は、形状データと境界指令点のデータとに基づいて、境界部角度を算出する。角度算出部１３は、境界指令点に対応付けられた境界部角度のデータを、角度記憶部１４へ出力する。
　図１４は、実施の形態１における境界部角度の算出について説明するための第１の図である。角度算出部１３は、境界指令点である指令点Ｐ４について、境界部角度ＡＮ０を算出する。境界部角度ＡＮ０は、加工面Ｓ０と加工面Ｓ１との境界Ｂ１において加工面Ｓ０と加工面Ｓ１とがなす角度である。境界部角度ＡＮ０の算出において、加工面Ｓ０は第１の加工面であって、加工面Ｓ１は第２の加工面である。凹形状の境界部における境界部角度ＡＮ０は、目標形状Ｍ１の外部において加工面Ｓ０と加工面Ｓ１とがなす角度である。
　なお、２つの加工面Ｓ０，Ｓ１の双方が自由曲面である場合のように、形状データと境界指令点のデータとから境界部角度ＡＮ０を直接求めることが困難である場合がある。角度算出部１３は、加工面Ｓ０と加工面Ｓ１とがなす角度の近似結果である近似角度を、境界部角度ＡＮ０として算出しても良い。次に説明する変形例では、角度算出部１３は、境界指令点に対応付けられた切削点に基づいて近似角度を算出する。
　図１５は、図１４に示す境界部角度の算出方法の変形例について説明するための図である。角度算出部１３は、切削点ＣＰ４における加工面Ｓ０の法線ベクトルＮＶ４と、切削点ＣＰ５における加工面Ｓ１の法線ベクトルＮＶ５とを求める。角度算出部１３は、法線ベクトルＮＶ４と法線ベクトルＮＶ５とがなす角度ＡＮ０’の外角を、加工面Ｓ０と加工面Ｓ１との近似角度として求める。このようにして、角度算出部１３は、境界部角度ＡＮ０として近似角度を算出することができる。
　図１６は、実施の形態１における境界部角度の算出について説明するための第２の図である。角度算出部１３は、境界指令点である指令点Ｐ６，Ｐ７，Ｐ８について、境界部角度ＡＮ１を算出する。境界部角度ＡＮ１は、加工面Ｓ１と加工面Ｓ２との境界において加工面Ｓ１と加工面Ｓ２とがなす角度である。境界部角度ＡＮ１の算出において、加工面Ｓ１は第１の加工面であって、加工面Ｓ２は第２の加工面である。切削点ＣＰ７は、加工面Ｓ１と加工面Ｓ２との境界上に位置している。凸形状の境界部における境界部角度ＡＮ１は、目標形状Ｍ１の内部において加工面Ｓ１と加工面Ｓ２とがなす角度である。なお、被加工物は、少なくとも第１の加工面と第２の加工面とを有していれば良い。被加工物は、第１、第２および第３の加工面を有していても良く、それ以外の加工面をさらに有していても良いことは言うまでもない。
　なお、２つの加工面Ｓ１，Ｓ２が自由曲面である場合のように、形状データと境界指令点のデータとから境界部角度ＡＮ１を直接求めることが困難である場合がある。角度算出部１３は、加工面Ｓ１と加工面Ｓ２とがなす角度の近似結果である近似角度を、境界部角度ＡＮ１として算出しても良い。次に説明する変形例では、角度算出部１３は、境界指令点に対応付けられた切削点に基づいて近似角度を算出する。
　図１７は、図１６に示す境界部角度の算出方法の変形例について説明するための図である。角度算出部１３は、切削点ＣＰ７における加工面Ｓ１の法線ベクトルＮＶ７ａと、切削点ＣＰ７における加工面Ｓ２の法線ベクトルＮＶ７ｂとを求める。角度算出部１３は、法線ベクトルＮＶ７ａと法線ベクトルＮＶ７ｂとがなす角度ＡＮ１’の外角を、加工面Ｓ１と加工面Ｓ２との近似角度として求める。このようにして、角度算出部１３は、境界部角度ＡＮ１として近似角度を算出することができる。
　なお、角度算出部１３は、境界部角度のデータに、境界部が凹形状と凸形状とのいずれであるかを示す情報を対応付けて、角度記憶部１４へ出力しても良い。ステップＳ５を終えると、加工プログラム修正装置１００は、ステップＳ６へ手順を進める。
　ステップＳ６において、加工プログラム修正装置１００は、加工プログラムに境界部角度の情報を記述することによって加工プログラムを修正する。修正部１５は、工具経路および指令点のデータを工具経路記憶部８から読み出す。修正部１５は、境界指令点に対応付けられた境界部角度のデータを角度記憶部１４から読み出す。修正部１５は、工具経路に基づいた移動指令からなる加工プログラムに、境界指令点である指令点に対応付けられた境界部角度の情報を記述する。修正部１５は、加工プログラムに境界部角度の情報を記述することによって、加工プログラムを修正する。修正部１５は、修正された加工プログラムを加工プログラム出力部１６へ出力する。
　修正部１５は、境界部角度の情報とともに、境界部が凹形状と凸形状とのいずれであるかを示す情報を、加工プログラムに記述しても良い。ステップＳ６を終えると、加工プログラム修正装置１００は、ステップＳ７へ手順を進める。
　ステップＳ７において、加工プログラム修正装置１００は、修正された加工プログラムを、加工プログラム出力部１６により加工プログラム修正装置１００の外部へ出力する。加工プログラム出力部１６は、境界部角度の情報が記述された加工プログラムを出力する。加工プログラム出力部１６は、被加工物のうち２つの加工面で構成される境界部が凸形状および凹形状のいずれであるかを表す情報が記述された加工プログラムを出力しても良い。以上により、加工プログラム修正装置１００は、図２に示す手順による動作を終了する。
　加工プログラム修正装置１００によって修正された加工プログラムは、工作機械の数値制御装置へ入力される。数値制御装置は、境界指令点に対応付けられた境界部角度のデータを基に、境界部角度が対応付けられている各指令点について、当該指令点を工具が通るときにおける許容速度を算出する。許容速度は、所望される品質で加工面を加工し得る最も高い速度である。数値制御装置は、工具経路および指令点のデータと許容速度とに基づいて、補間データを作成する。
　実施の形態１によると、加工プログラム修正装置１００は、工具経路と、形状データと、工具データとに基づいて境界指令点を抽出し、抽出された境界指令点における境界度角度を求める。加工プログラム修正装置１００は、工具経路の方向が大きく変わる曲がり部と目標形状における角部とを認識して、曲がり部および角部における境界部角度の情報が反映された加工プログラムを出力できる。これにより、加工品の品質向上が可能となる。
　また、加工プログラム修正装置１００は、境界において加工面が構成する境界部角度を求める。加工プログラム修正装置１００は、加工目標形状が奥行き方向に一様でない輪郭の形状であって隣接する工具経路が変化する場合でも、工具経路ごとの輪郭のデータを必要としない。このため、加工プログラム修正装置１００は、作業効率の低下を回避することが可能である。数値制御装置は、走査線加工以外の場合であって、かつ工具経路がある平面上に沿って進む経路ではない場合でも、許容速度を設定することができ加工面の品質を向上させることができる。
　さらに、加工プログラム修正装置１００は、工具経路の指令点に対応付けられた境界部角度の情報を加工プログラムに記載して出力するため、角度等によって変曲点の属性を区分しなくても良い。数値制御装置は、境界部角度に基づいて算出された許容速度に従って各々の指令点位置で工具を減速させることができる。数値制御装置は、複数の工具経路が隣り合う場合に、工具経路同士が隣り合う方向において連続的に加工面の角度が変化する場合であっても、工具経路間にて速度を滑らかに変化させることができる。数値制御装置は、工具経路間にて速度を滑らかに変化させることで、加工面の品質を向上できる。以上により、加工プログラム修正装置１００は、工作機械により高い品質の加工品を効率良く得ることが可能となるという効果を奏する。
　なお、境界部角度に応じた工具の速度は、加工プログラム修正装置が算出しても良い。ここで、加工プログラム修正装置が速度を算出する場合の変形例について説明する。図１８は、実施の形態１の変形例にかかる加工プログラム修正装置１０１の構成を示す図である。加工プログラム修正装置１０１は、図１に示す構成に加えて、速度算出部１７を有する。速度算出部１７は、境界指令点における工具の速度を境界部角度に基づいて算出する。
　速度算出部１７は、工具経路および指令点のデータを工具経路記憶部８から読み出す。速度算出部１７は、境界指令点に対応付けられた境界部角度のデータを角度記憶部１４から読み出す。速度算出部１７は、当該指令点を工具が通るときにおける速度である許容速度を算出する。速度算出部１７は、境界部角度が対応付けられている各指令点について、速度を算出する。
　速度の算出方法の一例は、加工プログラムに記述されている送り速度に係数を乗算する方法である。係数には、各指令点における境界部角度を１８０度で除算した値を使用することができる。かかる方法によると、速度算出部１７は、境界部角度が１８０度に近いほど、加工プログラムに記述されている送り速度に近い速度を算出する。速度算出部１７は、境界部が凹形状と凸形状とのいずれであるかに応じて、速度の算出方法を切り換えても良い。速度算出部１７は、境界指令点に対応付けられた速度のデータを修正部１５へ出力する。
　修正部１５は、工具経路に基づいた移動指令からなる加工プログラムに、速度の情報を記述する。修正部１５は、加工プログラムに速度の情報を記述することによって、加工プログラムを修正する。加工プログラム出力部１６は、速度の情報が記述された加工プログラムを出力する。速度の情報は境界部角度に基づいて算出された情報であることから、加工プログラム出力部１６は、速度の情報の記述によって境界部角度の情報が反映された加工プログラムを出力する。
　実施の形態１の変形例によると、加工プログラム修正装置１０１は、上記の加工プログラム修正装置１００と同様に、工作機械により高い品質の加工品を効率良く得ることが可能となる。また、実施の形態１の変形例によると、数値制御装置では、境界部角度の情報を基に工具の速度を算出する処理が不要となる。
　なお、実施の形態１にかかる加工プログラム修正装置１００，１０１は、例えば上記特許文献１の加工装置と比較すると、以下の効果もある。特許文献１にかかる加工装置は、目標形状を認識するために加工プログラムである数値制御データを読み込み、数値制御データに記述されているデータ点群を細分化して変曲点の属性を判別する。特許文献１の技術によると、加工装置は、工具経路に沿った輪郭を基に目標形状を認識する。工具経路の方向とは垂直な奥行き方向において輪郭の形状が変化している目標形状の場合、加工装置は、目標形状を認識するために、奥行き方向に並ぶ工具経路の各々についてデータ点群を取り込む必要がある。このため、特許文献１の技術によると、加工速度を決定するための処理は、時間と手間とを要し、現状のプロセッサ等による実現が事実上困難である。これに対し、実施の形態１にかかる加工プログラム修正装置１００，１０１は、奥行き方向の工具経路の各々についてのデータ点群を取り込む必要が無いため、現状のプロセッサ等でも処理を実行可能である。
実施の形態２．
　実施の形態２にかかる加工プログラム修正装置１００は、加工プログラムへ反映させる境界部角度の情報を、指令点における工具の進行方向と境界である線とがなす角度に基づいて補正する。実施の形態２にかかる加工プログラム修正装置１００は、実施の形態１にかかる加工プログラム修正装置１００と同様の構成を有する。実施の形態２にかかる加工プログラム修正装置１００の動作手順は、図２に示す動作手順と同様である。実施の形態２では、上記の実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を付し、実施の形態１とは異なる処理について説明する。
　図１９は、実施の形態２において加工プログラムの解析によって求めた工具経路ＴＰ２において工具Ｔ１が移動する様子について説明するための図である。図１９に示す工具経路ＴＰ２は、１０個の指令点Ｐ１０－Ｐ１９において順次工具Ｔ１を移動させる経路である。図６に示す工具経路ＴＰ１はＹ軸方向における位置が一定である一方、図１９に示す工具経路ＴＰ２は、Ｙ軸方向における位置が変化する。
　図２０は、図１９に示す工具経路ＴＰ２上の各指令点Ｐと、各指令点Ｐに対応する切削点ＣＰとを示す図である。切削点算出部９は、工具経路ＴＰ２上の各指令点Ｐ１０－Ｐ１９についての切削点ＣＰ１０－ＣＰ２０を算出する。
　切削点ＣＰ１０－ＣＰ１３は、それぞれ指令点Ｐ１０－Ｐ１３に対応する切削点ＣＰである。切削点ＣＰ１６は、指令点Ｐ１５に対応する切削点ＣＰである。切削点ＣＰ２０は、指令点Ｐ１９に対応する切削点ＣＰである。図２０に示す例では、各指令点Ｐ１０－Ｐ１３，Ｐ１５，Ｐ１９には、１つの切削点ＣＰが対応する。指令点Ｐ１４には、２つの切削点ＣＰ１４，ＣＰ１５が対応する。３個の指令点Ｐ１６，Ｐ１７，Ｐ１８には、それぞれ切削点ＣＰ１７，ＣＰ１８，ＣＰ１９が対応する。境界指令点抽出部１１は、境界指令点である指令点Ｐ１４，Ｐ１６，Ｐ１７，Ｐ１８を抽出する。
　図２１は、実施の形態２における境界部角度の算出について説明するための第１の図である。実施の形態１の場合と同様に、角度算出部１３は、境界指令点である指令点Ｐ１４について、境界部角度ＡＮ２を算出する。境界部角度ＡＮ２は、加工面Ｓ０と加工面Ｓ１との境界Ｂ２において加工面Ｓ０と加工面Ｓ１とがなす角度である。
　図２２は、実施の形態２における境界部角度の情報の補正について説明するための第１の図である。角度算出部１３は、指令点Ｐ１４における工具Ｔ１の移動方向ＰＶ１４と、境界Ｂ２である直線の方向である境界方向ＥＶ０とを求め、移動方向ＰＶ１４と境界方向ＥＶ０とを比較する。角度算出部１３は、移動方向ＰＶ１４と境界方向ＥＶ０とが平行に近いほど、境界部角度ＡＮ２の情報を１８０度に近づける補正を行う。一方、角度算出部１３は、移動方向ＰＶ１４と境界方向ＥＶ０とが垂直に近いほど、境界部角度ＡＮ２の情報を補正しないようにする。具体的には、角度算出部１３は、移動方向ＰＶ１４と境界方向ＥＶ０とがなす角度が９０度から１８０度に含まれる角度である場合に、境界部角度ＡＮ２の情報を、境界部角度ＡＮ２の元の値から１８０度の間で線形補間する。
　図２３は、実施の形態２における境界部角度の算出について説明するための第２の図である。各指令点Ｐ１６，Ｐ１７，Ｐ１８は、加工面Ｓ１と加工面Ｓ２との境界Ｂ３上の点である。実施の形態１の場合と同様に、角度算出部１３は、境界指令点である指令点Ｐ１６－Ｐ１８について、境界部角度ＡＮ３を算出する。境界部角度ＡＮ３は、境界Ｂ３において加工面Ｓ１と加工面Ｓ２とがなす角度である。
　図２４は、実施の形態２における境界部角度の情報の補正について説明するための第２の図である。角度算出部１３は、指令点Ｐ１６における工具Ｔ１の移動方向ＰＶ１６と、境界Ｂ３である直線の方向である境界方向ＥＶ１とを求め、移動方向ＰＶ１６と境界方向ＥＶ１とを比較する。角度算出部１３は、移動方向ＰＶ１６と境界方向ＥＶ１とが平行に近いほど、境界部角度ＡＮ３の情報を１８０度に近づける補正を行う。一方、角度算出部１３は、移動方向ＰＶ１６と境界方向ＥＶ１とが垂直に近いほど、境界部角度ＡＮ３の情報を補正しないようにする。具体的には、角度算出部１３は、移動方向ＰＶ１６と境界方向ＥＶ１とがなす角度が９０度から１８０度に含まれる角度である場合に、境界部角度ＡＮ３の情報を、境界部角度ＡＮ３の元の値から１８０度の間で線形補間する。角度算出部１３は、指令点Ｐ１７，Ｐ１８についても、指令点Ｐ１６の場合と同様に、境界部角度ＡＮ３の情報を補正する。
　なお、角度算出部１３は、工具経路上において互いに隣り合う指令点同士を結ぶ直線の方向を、境界指令点における工具の進行方向として求めても良い。角度算出部１３は、その他の方法によって、境界指令点における工具の進行方向を求めても良い。２つの加工面における境界の方向は、目標形状から直接得るのが望ましい。角度算出部１３は、境界指令点に対応付けられた切削点に基づいて、境界の方向を近似的に求めても良い。角度算出部１３は、２つの加工面の各々について、切削点における加工面の法線ベクトルを求め、各法線ベクトルの外積方向から、境界の方向を近似的に求めても良い。
　工具の移動方向と境界方向とが平行に近いほど、工具の速度の減速が不要である。また、工具の移動方向と境界方向とが垂直に近いほど、工具の速度の減速が必要である。実施の形態２によると、加工プログラム修正装置１００は、目標形状のうち工具の移動方向と境界方向とが平行に近い部分では、工具の減速が少なくなるように加工プログラムを修正することができる。また、加工プログラム修正装置１００は、目標形状のうち工具の移動方向と境界方向とが垂直に近い部分では、算出された境界部角度に従って工具が減速されるように加工プログラムを修正することができる。これにより、加工プログラム修正装置１００は、工作機械により高い品質の加工品を効率良く得ることが可能となるという効果を奏する。なお、実施の形態１の変形例にかかる加工プログラム修正装置１０１は、実施の形態２と同様に、境界部角度の情報を補正しても良い。
　次に、実施の形態１または２にかかる加工プログラム修正装置１００，１０１のハードウェア構成について説明する。図２５は、実施の形態１または２にかかる加工プログラム修正装置１００，１０１のハードウェア構成例を示す図である。図２５には、プログラムを実行するハードウェアを用いることによって加工プログラム修正装置１００，１０１の機能が実現される場合におけるハードウェア構成を示している。
　加工プログラム修正装置１００，１０１は、加工プログラム修正装置１００，１０１への情報の入力のための入力部５０と、各種処理を実行するプロセッサ５１と、内蔵メモリであるメモリ５２と、情報を記憶する記憶装置５３と、加工プログラム修正装置１００，１０１からの情報の出力のための出力部５４と、を有する。
　入力部５０は、外部から加工プログラム修正装置１００，１０１へ入力されるデータを受信する回路である。加工プログラム入力部１と、工具データ入力部３と、形状データ入力部５との各機能は、入力部５０を使用して実現される。
　プロセッサ５１は、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）である。プロセッサ５１は、処理装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、又はＤＳＰ（Digital　Signal　Processor）であっても良い。メモリ５２は、ＲＡＭ（Random　Access　Memory）、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable　Programmable　Read　Only　Memory）またはＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically　Erasable　Programmable　Read　Only　Memory）である。
　記憶装置５３は、ＨＤＤ（Hard　Disk　Drive）またはＳＳＤ（Solid　State　Drive）である。コンピュータを加工プログラム修正装置１００，１０１として機能させるプログラムは、記憶装置５３に格納される。プロセッサ５１は、記憶装置５３に格納されているプログラムをメモリ５２に読み出して実行する。
　プログラムは、コンピュータシステムによる読み取りが可能とされた記憶媒体に記憶されたものであっても良い。加工プログラム修正装置１００，１０１は、記憶媒体に記録されたプログラムをメモリ５２へ格納しても良い。記憶媒体は、フレキシブルディスクである可搬型記憶媒体、あるいは半導体メモリであるフラッシュメモリであっても良い。プログラムは、他のコンピュータあるいはサーバ装置から通信ネットワークを介してコンピュータシステムへインストールされても良い。
　加工プログラム解析部７と、切削点算出部９と、境界指令点抽出部１１と、角度算出部１３と、修正部１５と、速度算出部１７との各機能は、プロセッサ５１とソフトウェアの組み合わせによって実現される。当該各機能は、プロセッサ５１およびファームウェアの組み合わせによって実現されても良く、プロセッサ５１、ソフトウェアおよびファームウェアの組み合わせによって実現されても良い。ソフトウェアまたはファームウェアは、プログラムとして記述され、記憶装置５３に格納される。
　記憶装置５３には、加工プログラム修正装置１００，１０１において使用される各種データが格納される。加工プログラム記憶部２と、工具データ記憶部４と、形状データ記憶部６と、工具経路記憶部８と、切削点記憶部１０と、境界指令点記憶部１２と、角度記憶部１４との各機能は、記憶装置５３を使用して実現される。
　出力部５４は、加工プログラム修正装置１００，１０１により修正された加工プログラムを外部へ出力する回路である。加工プログラム出力部１６の機能は、出力部５４を使用して実現される。
　加工プログラム修正装置１００，１０１の機能は、加工プログラムの修正のための専用のハードウェアである処理回路によって実現されても良い。処理回路は、単一回路、複合回路、プログラム化されたプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application　Specific　Integrated　Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable　Gate　Array）、又はこれらの組み合わせである。加工プログラム修正装置１００，１０１の機能は、一部を専用のハードウェアで実現し、他の一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしても良い。
実施の形態３．
　実施の形態３では、数値制御装置において加工プログラムを修正する例について説明する。図２６は、実施の形態３にかかる数値制御装置２００の構成を示す図である。実施の形態３では、上記の実施の形態１または２と同一の構成要素には同一の符号を付し、実施の形態１または２とは異なる構成について説明する。
　数値制御装置２００は、加工プログラム入力部１と、加工プログラム記憶部２と、工具データ入力部３と、工具データ記憶部４と、形状データ入力部５と、形状データ記憶部６と、加工プログラム解析部７と、工具経路記憶部８と、切削点算出部９と、切削点記憶部１０と、境界指令点抽出部１１と、境界指令点記憶部１２と、角度算出部１３と、角度記憶部１４と、速度算出部１７と、補間加減速部２０と、補間データ出力部２１とを有する。
　補間加減速部２０は、単位時間ごとにおける工具経路上の位置を表す補間点を求める補間部としての機能と、補間点の加減速処理を行う機能とを有する。補間加減速部２０は、速度算出部１７によって算出された速度に基づいて補間点を求める。補間加減速部２０は、加減速処理を経た補間点のデータである補間データを、補間データ出力部２１へ出力する。補間データ出力部２１は、工作機械のモータ駆動部２２へ補間データを出力する。
　次に、数値制御装置２００の動作について説明する。図２７は、実施の形態３にかかる数値制御装置２００の動作手順を示すフローチャートである。
　ステップＳ１１において、数値制御装置２００は、加工プログラム、工具データおよび形状データを受け付ける。ステップＳ１２において、数値制御装置２００は、加工プログラムの解析によって、工具経路を求める。ステップＳ１３において、数値制御装置２００は、工具経路上の複数の指令点の各々について切削点を求める。ステップＳ１４において、数値制御装置２００は、工具経路上の複数の指令点の中から境界指令点を抽出する。ステップＳ１５において、数値制御装置２００は、工具経路上の各境界指令点における境界部角度を算出する。ステップＳ１１からステップＳ１５の詳細は、図２に示すステップＳ１からステップＳ５の場合と同様である。なお、角度算出部１３は、実施の形態２の場合と同様に、指令点における工具の進行方向と境界の線とがなす角度に基づいて、境界部角度の情報を補正しても良い。
　ステップＳ１６において、数値制御装置２００は、境界指令点における工具の速度を境界部角度に基づいて算出する。速度算出部１７は、工具経路および指令点のデータを工具経路記憶部８から読み出す。速度算出部１７は、境界指令点に対応付けられた境界部角度のデータを角度記憶部１４から読み出す。速度算出部１７は、境界部角度が対応付けられている各指令点について、当該指令点を工具が通るときにおける速度を算出する。速度算出部１７による速度の算出方法は、実施の形態１の変形例の場合と同様である。なお、角度算出部１３によって境界部角度の情報が補正された場合、速度算出部１７は、補正された境界部角度の情報を用いた演算によって速度を算出する。速度算出部１７は、境界指令点に対応付けられた速度のデータを補間加減速部２０へ出力する。
　ステップＳ１７において、数値制御装置２００は、工具経路の補間処理と補間結果の加減速処理とを実施する。補間加減速部２０は、工具経路に基づいた移動指令と速度のデータとに基づいて、補間周期ごとに、すなわち単位時間ごとに工具経路を補間した補間点を作成する。補間加減速部２０は、補間点の加減速処理を行う。補間加減速部２０は、補間データ出力部２１へ補間データを出力する。
　ステップＳ１８において、数値制御装置２００は、補間データ出力部２１により、モータ駆動部２２へ補間データを出力する。以上により、数値制御装置２００は、図２７に示す手順による動作を終了する。
　実施の形態３によると、数値制御装置２００は、工具経路と、形状データと、工具データとに基づいて境界指令点を抽出し、抽出された境界指令点における境界度角度から境界部における工具の速度を求める。数値制御装置２００は、工具経路の方向が大きく変わる曲がり部と目標形状における角部とにおいて、所望の品質での加工が可能な速度で工具を移動させる制御が可能となる。これにより、加工品の品質向上が可能となる。実施の形態３によると、数値制御装置２００は、実施の形態１または２の場合と同様に、工作機械により高い品質の加工品を効率良く得ることが可能となるという効果を奏する。
実施の形態４．
　実施の形態２では、角度算出部１３における境界部角度の情報の補正について説明した。実施の形態４では、機械学習の手法によって、境界部角度の情報の補正方法を学習する例について説明する。図２８は、実施の形態４にかかる数値制御装置２０１の構成を示す図である。実施の形態４では、上記の実施の形態１から３と同一の構成要素には同一の符号を付し、実施の形態１から３とは異なる構成について説明する。
　数値制御装置２０１は、図２６に示す構成に加えて、補間データ記憶部２３と機械学習装置３０とを有する。補間加減速部２０は、補間データ出力部２１と補間データ記憶部２３とへ補間データを出力する。補間データ記憶部２３は、補間加減速部２０によって作成された補間データを記憶する。
　機械学習装置３０は、加工時間の遅延をできるだけ少なくしながら所望の精度での加工を可能とする境界部角度の補正方法を学習する。機械学習装置３０は、状態観測部３１と学習部３２とを備える。状態観測部３１は、補間データ記憶部２３から補間データを読み出す。状態観測部３１は、補間データを状態変数として観測する。学習部３２は、状態変数に基づいて作成されるデータセットに従って、境界部角度の情報の補正方法を学習する。
　実施の形態２にて説明したように、角度算出部１３は、指令点における工具の進行方向と、２つの加工面の境界である線とがなす角度に基づいて、境界部角度の情報を補正する。角度算出部１３は、工具の移動方向と境界方向とがなす角度が９０度から１８０度に含まれる角度である場合において、境界部角度の情報を、境界部角度の元の値から１８０度の間で補間する。機械学習装置３０は、かかる補間を表す関数を学習する。
　なお、状態変数には、補間点における工具と切削点との距離と、工具経路と工具の先端位置の軌跡との差を表す誤差量と、補間点における工具の速度または加速度と、工具経路における加工時間との少なくとも１つである加工データが含まれても良い。状態観測部３１は、補間データに基づいて算出された加工データを、状態変数として観測する。
　なお、状態変数として観測される加工データは、補間データに基づいて算出されたデータに限られず、工作機械において実測されたデータであっても良い。すなわち、状態観測部３１は、補間点における工具と切削点との距離と、工具経路と工具の先端位置の軌跡との差を表す誤差量と、補間点における工具の速度または加速度と、工具経路における加工時間との少なくとも１つの実測値を、状態変数として観測しても良い。この場合、状態観測部３１は、数値制御装置２０１の外部の測定機器から加工データを取得する。これにより、状態観測部３１は、工作機械における振動等が加味された加工データを、状態変数として観測することができる。
　学習部３２は、状態観測部３１から入力される状態変数をまとめ合わせたデータセットを作成する。学習部３２は、データセットに従って、境界部角度の情報の補正方法を学習する。学習部３２が用いる学習アルゴリズムはどのようなものを用いてもよい。一例として、強化学習（Reinforcement　Learning）を適用した場合について説明する。
　強化学習は、ある環境内におけるエージェントである行動主体が、現在の状態を観測し、取るべき行動を決定する、というものである。エージェントは行動を選択することで環境から報酬を得て、一連の行動を通じて報酬が最も多く得られるような方策を学習する。強化学習の代表的な手法として、Ｑ学習（Q-Learning）およびＴＤ学習（TD-Learning）などが知られている。例えば、Ｑ学習の場合、行動価値関数Ｑ（ｓ，ａ）の一般的な更新式である行動価値テーブルは、次の式（１）で表される。行動価値関数Ｑ（ｓ，ａ）は、環境「ｓ」のもとで行動「ａ」を選択する行動の価値である行動価値Ｑを表す。
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　上記の式（１）により表される更新式は、時刻「ｔ＋１」における最良の行動「ａ」の行動価値が、時刻「ｔ」において実行された行動「ａ」の行動価値Ｑよりも大きければ、行動価値Ｑを大きくし、逆の場合は、行動価値Ｑを小さくする。換言すれば、時刻「ｔ」における行動「ａ」の行動価値Ｑを、時刻「ｔ＋１」における最良の行動価値に近づけるように、行動価値関数Ｑ（ｓ，ａ）を更新する。それにより、ある環境における最良の行動価値が、それ以前の環境における行動価値に順次伝播する。
　学習部３２は、報酬算出部３３と関数更新部３４とを有する。報酬算出部３３は、状態変数に基づいて報酬を算出する。関数更新部３４は、報酬算出部３３によって算出される報酬に従って、補正方法を表す関数を更新する。
　報酬算出部３３は、加工によって得られる面精度と理想とする面精度との差分と、加工時間とに基づいて、報酬「ｒ」を算出する。例えば、補正方法を変更した結果、面精度の差分が閾値以下となった場合、および、加工時間が短くなった場合において、報酬算出部３３は報酬「ｒ」を増大させる。報酬算出部３３は、報酬の値である「１」を与えることによって報酬「ｒ」を増大させる。なお、報酬の値は「１」に限られない。また、補正方法を変更した結果、面精度の差分が閾値を超えた場合、または、加工時間が長くなった場合において、報酬算出部３３は、報酬「ｒ」を低減させる。報酬算出部３３は、報酬の値である「－１」を与えることによって報酬「ｒ」を低減させる。なお、報酬の値は「－１」に限られない。
　図２９は、実施の形態４にかかる数値制御装置２０１が有する学習部３２の動作手順を示すフローチャートである。図２９のフローチャートを参照して、行動価値関数Ｑ（ｓ，ａ）を更新する強化学習方法について説明する。
　ステップＳ２１において、学習部３２は、データセットを取得する。ステップＳ２２において、学習部３２は、面精度との差分と、加工時間とに基づいて報酬を算出する。ステップＳ２３において、学習部３２は、報酬に基づいて行動価値関数Ｑ（ｓ，ａ）を更新する。ステップＳ２４において、学習部３２は、行動価値関数Ｑ（ｓ，ａ）が収束したか否かを判断する。学習部３２は、ステップＳ２３における行動価値関数Ｑ（ｓ，ａ）の更新が行われなくなることによって行動価値関数Ｑ（ｓ，ａ）が収束したと判断する。
　行動価値関数Ｑ（ｓ，ａ）が収束していないと判断された場合（ステップＳ２４，Ｎｏ）、学習部３２は、手順をステップＳ２１へ戻す。行動価値関数Ｑ（ｓ，ａ）が収束したと判断された場合（ステップＳ２４，Ｙｅｓ）、学習部３２は、図２９に示す手順による学習を終了する。なお、学習部３２は、ステップＳ２４による判断をせず、ステップＳ２３からステップＳ２１へ手順を戻すことによって学習を継続しても良い。
　機械学習装置３０は、生成された行動価値関数Ｑ（ｓ，ａ）である学習済モデルを角度算出部１３へ出力する。角度算出部１３は、学習済モデルに示される補正方法に従って、境界部角度の情報を補正する。数値制御装置２０１は、学習済モデルに示される補正方法に従って、境界部角度の情報を補正することによって、加工時間の遅延をできるだけ少なくしながら所望の精度での加工が可能となるように工作機械を制御することができる。
　実施の形態３において、速度算出部１７は、境界部角度の情報に基づいて工具の速度を算出する。境界部角度の情報の補正方法に代えて、速度の算出方法を学習しても良い。ここで、機械学習の手法によって速度の算出方法を学習する変形例について説明する。図３０は、実施の形態４の変形例にかかる数値制御装置２０２の構成を示す図である。
　数値制御装置２０２は、図２６に示す構成に加えて、補間データ記憶部２３と機械学習装置４０とを有する。機械学習装置４０は、加工時間の遅延をできるだけ少なくしながら所望の精度での加工を可能とする速度の算出方法を学習する。機械学習装置４０は、状態観測部４１と学習部４２とを備える。状態観測部４１は、補間データ記憶部２３から補間データを読み出す。状態観測部４１は、補間データを状態変数として観測する。学習部４２は、状態変数に基づいて作成されるデータセットに従って、速度の算出方法を学習する。学習部４２は、報酬算出部４３と関数更新部４４とを有する。
　変形例においても、状態変数には、補間点における工具と切削点との距離と、工具経路と工具の先端位置の軌跡との差を表す誤差量と、補間点における工具の速度または加速度と、工具経路における加工時間との少なくとも１つである加工データが含まれても良い。状態観測部４１は、補間データに基づいて算出された加工データを、状態変数として観測する。状態変数として観測される加工データは、補間データに基づいて算出されたデータに限られず、工作機械において実測されたデータであっても良い。
　状態観測部４１および学習部４２の詳細は、上記の状態観測部３１および学習部３２の場合と同様である。機械学習装置４０は、生成された行動価値関数Ｑ（ｓ，ａ）である学習済モデルを速度算出部１７へ出力する。数値制御装置２０２は、学習済モデルに示される算出方法に従って速度を算出することによって、加工時間の遅延をできるだけ少なくしながら所望の精度での加工が可能となるように工作機械を制御することができる。
　実施の形態４において、状態変数として観測される補間点のデータは、工具経路上の全ての補間点のデータである場合に限られない。状態観測部３１，４１は、工具経路における複数の補間点の中から加工面同士の境界以外における補間点を除いて、境界における補間点のデータのみを状態変数として観測しても良い。この場合、補間データ記憶部２３において境界指令点に対応付けて補間点のデータを記憶することで、状態観測部３１，４１は、境界指令点に対応付けられている補間点のデータのみを取得しても良い。機械学習装置３０，４０は、境界における補間点のデータのみを状態変数として観測することによって、学習の効率化が可能となる。
　実施の形態４では、学習部３２，４２が用いる学習アルゴリズムに強化学習を適用する場合について説明したが、学習アルゴリズムには、強化学習以外の学習が適用されても良い。学習部３２，４２は、強化学習以外の公知の学習アルゴリズム、例えば、深層学習（Deep　Learning）、ニューラルネットワーク、遺伝的プログラミング、帰納論理プログラミングあるいはサポートベクターマシンといった学習アルゴリズムを用いて機械学習を実行しても良い。
　機械学習装置３０，４０は、数値制御装置２０１，２０２に内蔵されるものに限られない。機械学習装置３０，４０は、実施の形態１または２にかかる加工プログラム修正装置１００，１０１に内蔵されても良い。加工プログラム修正装置１００，１０１に機械学習装置３０，４０が内蔵される場合、機械学習装置３０，４０は、数値制御装置から補間データおよび加工データを取得する。機械学習装置３０，４０は、工作機械において実測された加工データを測定機器から取得しても良い。機械学習装置３０，４０は、ネットワークを介して数値制御装置２０１，２０２に接続可能な装置であっても良い。機械学習装置３０，４０は、クラウドサーバ上に存在する装置であっても良い。
　学習部３２，４２は、複数の数値制御装置２０１，２０２に対して作成されたデータセットに従って、補正方法または算出方法を学習しても良い。学習部３２，４２は、同一の現場で使用される複数の数値制御装置２０１，２０２から得たデータを基にデータセットを作成しても良く、あるいは、互いに異なる現場で使用される複数の数値制御装置２０１，２０２から得たデータを基にデータセットを作成しても良い。データセットは、複数の現場において互いに独立して稼働する複数の数値制御装置２０１，２０２から収集されたものであっても良い。複数の数値制御装置２０１，２０２からのデータセットの収集を開始した後に、データセットが収集される対象に新たな数値制御装置２０１，２０２が追加されても良い。また、複数の数値制御装置２０１，２０２からのデータセットの収集を開始した後に、データセットが収集される対象から、複数の数値制御装置２０１，２０２のうちの一部が除外されても良い。
　ある１つの数値制御装置２０１，２０２について学習を行った学習部３２，４２は、当該数値制御装置２０１，２０２以外の他の数値制御装置２０１，２０２についての学習を行っても良い。当該他の数値制御装置２０１，２０２についての学習を行う学習部３２，４２は、当該他の数値制御装置２０１，２０２における再学習によって、学習済モデルを更新することができる。
　次に、実施の形態３または４にかかる数値制御装置２００，２０１，２０２のハードウェア構成について説明する。数値制御装置２００，２０１，２０２のハードウェア構成は、図２５に示すハードウェア構成と同様である。ここでは、図２５を参照して、数値制御装置２００，２０１，２０２のハードウェア構成について説明する。
　加工プログラム入力部１と、工具データ入力部３と、形状データ入力部５との各機能は、入力部５０を使用して実現される。加工プログラム解析部７と、切削点算出部９と、境界指令点抽出部１１と、角度算出部１３と、修正部１５と、速度算出部１７と、補間加減速部２０と、機械学習装置３０，４０との各機能は、プロセッサ５１とソフトウェアの組み合わせによって実現される。当該各機能は、プロセッサ５１およびファームウェアの組み合わせによって実現されても良く、プロセッサ５１、ソフトウェアおよびファームウェアの組み合わせによって実現されても良い。
　加工プログラム記憶部２と、工具データ記憶部４と、形状データ記憶部６と、工具経路記憶部８と、切削点記憶部１０と、境界指令点記憶部１２と、角度記憶部１４と、補間データ記憶部２３との各機能は、記憶装置５３を使用して実現される。補間データ出力部２１の機能は、出力部５４を使用して実現される。数値制御装置２００，２０１，２０２の機能は、数値制御のための専用のハードウェアである処理回路によって実現されても良い。
　機械学習装置３０，４０が数値制御装置２００，２０１，２０２の外部の装置である場合、機械学習装置３０，４０は、パーソナルコンピュータまたは汎用コンピュータといったコンピュータシステムにより実現される。コンピュータシステムには、機械学習装置３０，４０として動作するための処理が記述されたプログラムがインストールされる。この場合における機械学習装置３０，４０のハードウェア構成は、図２５に示すハードウェア構成と同様である。
　以上の各実施の形態に示した構成は、本開示の内容の一例を示すものである。各実施の形態の構成は、別の公知の技術と組み合わせることが可能である。各実施の形態の構成同士が適宜組み合わせられても良い。本開示の要旨を逸脱しない範囲で、各実施の形態の構成の一部を省略または変更することが可能である。
　１　加工プログラム入力部、２　加工プログラム記憶部、３　工具データ入力部、４　工具データ記憶部、５　形状データ入力部、６　形状データ記憶部、７　加工プログラム解析部、８　工具経路記憶部、９　切削点算出部、１０　切削点記憶部、１１　境界指令点抽出部、１２　境界指令点記憶部、１３　角度算出部、１４　角度記憶部、１５　修正部、１６　加工プログラム出力部、１７　速度算出部、２０　補間加減速部、２１　補間データ出力部、２２　モータ駆動部、２３　補間データ記憶部、３０，４０　機械学習装置、３１，４１　状態観測部、３２，４２　学習部、３３，４３　報酬算出部、３４，４４　関数更新部、５０　入力部、５１　プロセッサ、５２　メモリ、５３　記憶装置、５４　出力部、１００，１０１　加工プログラム修正装置、２００，２０１，２０２　数値制御装置。

Claims (21)

  1. 　第１の加工面および第２の加工面を有する被加工物を切削する工具を移動させるための指令が記述された加工プログラムの解析によって、前記被加工物に対して前記工具を移動させる経路である工具経路を求める加工プログラム解析部と、
    　前記工具経路上の指令点に前記工具が配置された場合に、前記被加工物の加工面上の点であって前記工具に対応する点である切削点を、前記工具経路上の複数の前記指令点の各々について算出する切削点算出部と、
    　前記第１の加工面および前記第２の加工面がなす角度である境界部角度を前記指令点および前記切削点から算出する角度算出部と、
    　前記境界部角度の情報が反映された前記加工プログラムを出力する加工プログラム出力部と、
    　を備えることを特徴とする加工プログラム修正装置。
  2. 　前記第１の加工面および前記第２の加工面の境界に対応する前記指令点である境界指令点を複数の前記指令点の中から抽出する境界指令点抽出部をさらに備え、
    　前記境界部角度は、前記境界指令点における角度であることを特徴とする請求項１に記載の加工プログラム修正装置。
  3. 　前記境界指令点抽出部は、前記第１の加工面および前記第２の加工面の各々にある前記切削点に対応付けられた前記指令点と、前記境界にある前記切削点に対応付けられた前記指令点との少なくとも一方を、前記境界指令点として抽出することを特徴とする請求項２に記載の加工プログラム修正装置。
  4. 　前記境界指令点における前記工具の速度を前記境界部角度に基づいて算出する速度算出部をさらに備え、
    　前記加工プログラム出力部は、前記工具の速度の情報が記述された前記加工プログラムを出力することを特徴とする請求項２または３に記載の加工プログラム修正装置。
  5. 　前記切削点算出部は、前記工具経路と、前記工具の形状を表す工具データと、前記被加工物の加工における目標形状を表す形状データとに基づいて前記切削点を求めることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の加工プログラム修正装置。
  6. 　前記角度算出部は、前記第１の加工面の前記切削点における法線ベクトルと前記第２の加工面の前記切削点における法線ベクトルとに基づいて前記境界部角度を算出することを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の加工プログラム修正装置。
  7. 　前記角度算出部は、前記加工プログラムへ反映させる前記境界部角度の情報を、前記指令点における前記工具の進行方向と前記第１の加工面および前記第２の加工面の境界である線とがなす角度に基づいて補正することを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の加工プログラム修正装置。
  8. 　前記加工プログラム出力部は、前記境界部角度の情報が記述された前記加工プログラムを出力することを特徴とする請求項１から７のいずれか１つに記載の加工プログラム修正装置。
  9. 　前記加工プログラム出力部は、前記被加工物のうち前記第１の加工面および前記第２の加工面で構成される境界部が凸形状および凹形状のいずれであるかを表す情報が記述された前記加工プログラムを出力することを特徴とする請求項１から８のいずれか１つに記載の加工プログラム修正装置。
  10. 　第１の加工面および第２の加工面を有する被加工物を切削する工具を移動させるための指令が記述された加工プログラムの解析によって、前記被加工物に対して前記工具を移動させる経路である工具経路を求める加工プログラム解析部と、
    　前記工具経路上の指令点に前記工具が配置された場合に、前記被加工物の加工面上の点であって前記工具に対応する点である切削点を、前記工具経路上の複数の前記指令点の各々について求める切削点算出部と、
    　前記第１の加工面および前記第２の加工面がなす角度である境界部角度を前記指令点および前記切削点から算出する角度算出部と、
    　前記工具の速度を前記境界部角度に基づいて算出する速度算出部と、
    　単位時間ごとにおける前記工具経路上の位置を表す補間点を前記工具の速度に基づいて求める補間部と、
    　を備えることを特徴とする数値制御装置。
  11. 　前記第１の加工面および前記第２の加工面の境界に対応する前記指令点である境界指令点を複数の前記指令点の中から抽出する境界指令点抽出部をさらに備え、
    　前記境界部角度は、前記境界指令点における角度であって、
    　前記速度算出部は、前記境界指令点における前記工具の速度を前記境界部角度に基づいて算出することを特徴とする請求項１０に記載の数値制御装置。
  12. 　前記角度算出部は、前記境界部角度の情報を、前記指令点における前記工具の進行方向と前記第１の加工面および前記第２の加工面の境界の線とがなす角度に基づいて補正し、
    　前記速度算出部は、補正された前記境界部角度の情報を用いた演算によって前記工具の速度を算出することを特徴とする請求項１０または１１に記載の数値制御装置。
  13. 　前記補間点のデータを状態変数として観測する状態観測部と、
    　前記状態変数に基づいて作成されるデータセットに従って、前記境界部角度の情報の補正方法を学習する学習部と、
    　を備え、
    　前記角度算出部は、学習された前記補正方法に従って前記境界部角度の情報を補正することを特徴とする請求項１２に記載の数値制御装置。
  14. 　前記補間点のデータを状態変数として観測する状態観測部と、
    　前記状態変数に基づいて作成されるデータセットに従って、前記境界指令点における前記工具の速度の算出方法を学習する学習部と、
    　を備え、
    　前記速度算出部は、学習された前記算出方法に従って前記工具の速度を算出することを特徴とする請求項１１に記載の数値制御装置。
  15. 　前記状態変数は、前記補間点における前記工具と前記切削点との距離と、前記工具経路と前記工具の先端位置の軌跡との差を表す誤差量と、前記補間点における前記工具の速度または加速度と、前記工具経路における加工時間との少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１３または１４に記載の数値制御装置。
  16. 　前記状態観測部は、前記距離と、前記誤差量と、前記工具の速度または加速度と、前記加工時間との少なくとも１つの実測値を前記状態変数として観測することを特徴とする請求項１５に記載の数値制御装置。
  17. 　前記状態観測部は、前記工具経路における複数の前記補間点の中から前記境界以外における前記補間点を除いて、前記境界における前記補間点のデータを前記状態変数として観測することを特徴とする請求項１３から１６のいずれか１つに記載の数値制御装置。
  18. 　第１の加工面および第２の加工面を有する被加工物を切削する工具を移動させるための指令が記述された加工プログラムを加工プログラム修正装置が修正する加工プログラム修正方法であって、
    　前記加工プログラムの解析によって、前記被加工物に対して前記工具を移動させる経路である工具経路を求めるステップと、
    　前記工具経路上の指令点に前記工具が配置された場合に、前記被加工物の加工面上の点であって前記工具に対応する点である切削点を、前記工具経路における複数の前記指令点の各々について算出するステップと、
    　前記第１の加工面および前記第２の加工面がなす角度である境界部角度を前記指令点および前記切削点から算出するステップと、
    　前記境界部角度の情報が反映された前記加工プログラムを出力するステップと、
    　を含むことを特徴とする加工プログラム修正方法。
  19. 　前記第１の加工面および前記第２の加工面の境界に対応する前記指令点である境界指令点を複数の前記指令点の中から抽出するステップをさらに含み、
    　前記境界部角度は、前記境界指令点における角度であることを特徴とする請求項１８に記載の加工プログラム修正方法。
  20. 　請求項４に記載の加工プログラム修正装置または請求項１０に記載の数値制御装置において境界指令点における工具の速度を算出するための算出方法を学習する機械学習装置であって、
    　単位時間ごとにおける工具経路上の位置を表す補間点のデータを状態変数として観測する状態観測部と、
    　前記状態変数に基づいて作成されるデータセットに従って前記工具の速度の前記算出方法を学習する学習部と、
    　を備えることを特徴とする機械学習装置。
  21. 　請求項７に記載の加工プログラム修正装置または請求項１２に記載の数値制御装置において加工プログラムへ反映させる境界部角度の情報を、指令点における工具の進行方向と第１の加工面および第２の加工面の境界である線とがなす角度に基づいて補正するための補正方法を学習する機械学習装置であって、
    　単位時間ごとにおける工具経路上の位置を表す補間点のデータを状態変数として観測する状態観測部と、
    　前記状態変数に基づいて作成されるデータセットに従って前記境界部角度の情報の前記補正方法を学習する学習部と、
    　を備えることを特徴とする機械学習装置。
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