WO2022239155A9

WO2022239155A9 - 数値制御装置、およびコンピュータ読み取り可能な記憶媒体

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Publication number: WO2022239155A9
Application number: PCT/JP2021/018083
Authority: WO
Inventors: 佳澄佐藤; 将司安田
Original assignee: ファナック株式会社
Priority date: 2021-05-12
Filing date: 2021-05-12
Publication date: 2023-09-21
Also published as: WO2022239155A1; JPWO2022239155A1; DE112021007207T5; CN117242410A

Abstract

数値制御装置が、工作機械の制御軸を制御するための複数の制御情報を記憶する制御情報記憶部と、制御軸の送り速度を指定する速度指令、または、速度指令から導出される移動指令に基づいて、制御情報記憶部に記憶された複数の制御情報のうち一の制御情報を決定する制御情報決定部と、制御情報決定部によって決定された一の制御情報に基づいて制御軸を制御する制御部と、を備える。

Description

数値制御装置、およびコンピュータ読み取り可能な記憶媒体

　本開示は、数値制御装置、およびコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に関する。

　数値制御装置は、加工プログラムに基づいて工作機械の各部を制御する。加工プログラムでは、Ｇコードと称されるコードに基づいて制御軸を制御する際の制御情報が設定される。例えば、位置決め指令Ｇ００が指定されると、制御情報として、位置決め指令に対応するポジションゲイン、フィードフォワード係数、および加減速時定数が設定される。また、切削送り指令Ｇ０１が指定されると、制御情報として、切削送り指令に対応するポジションゲイン、フィードフォワード係数、および加減速時定数が設定される。

国際公開第２０２０／０８５４３７号

　しかし、加工プログラムの作成者は、意図しているＧコードとは異なるＧコードを誤って加工プログラムに記載してしまう場合がある。この場合、加工プログラムの作成者が意図していた制御情報とは異なる制御情報が設定された状態で加工が行われる。その結果、ワークの加工精度が悪くなったり、加工時間が長くなったりするおそれがある。

　本開示は、適切な制御情報が設定された状態で制御軸の制御を実行することが可能な数値制御装置を提供することを目的とする。

　コンピュータ読み取り可能な記憶媒体が、工作機械の制御軸の送り速度を指定する速度指令、または、速度指令から導出される移動指令に基づいて、工作機械の制御軸を制御するための複数の制御情報のうち一の制御情報を決定することと、決定された一の制御情報に基づいて制御軸を制御することと、をコンピュータに実行させる命令を記憶する。

　本開示の一態様により、適切な制御情報が設定された状態で制御軸の制御を実行することが可能になる。

工作機械のハードウェア構成図の一例を示す図である。数値制御装置の機能の一例を示すブロック図である。制御情報記憶部に記憶される制御情報の一例を説明する図である。加工プログラムの一部を示す図である。数値制御装置が実行する処理の流れの一例を示すフローチャートである。加工プログラムの一部を示す図である。制御情報記憶部に記憶される制御情報の一例を説明する図である。加工プログラムの一部を示す図である。制御軸の加速時間の一例を説明する図である。

　以下、本開示の一実施形態について図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態で説明する特徴のすべての組み合わせが課題解決に必ずしも必要であるとは限らない。また、必要以上の詳細な説明を省略する場合がある。また、以下の実施形態の説明、および図面は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるものであり、特許請求の範囲を限定することを意図していない。

　図１は、工作機械のハードウェア構成の一例を示す図である。工作機械１は、例えば、旋盤、マシニングセンタおよび複合加工機である。

　工作機械１は、例えば、数値制御装置２と、入出力装置３と、サーボアンプ４およびサーボモータ５と、スピンドルアンプ６およびスピンドルモータ７と、補助機器８とを備える。

　数値制御装置２は、工作機械１全体を制御する装置である。数値制御装置２は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）２０１と、バス２０２と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）２０３と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）２０４と、不揮発性メモリ２０５とを備えている。

　ＣＰＵ２０１は、システムプログラムに従って数値制御装置２全体を制御するプロセッサである。ＣＰＵ２０１は、バス２０２を介してＲＯＭ２０３に格納されたシステムプログラムなどを読み出し、システムプログラムに基づいて、各種処理を行う。また、ＣＰＵ２０１は、加工プログラムに基づいて、サーボモータ５およびスピンドルモータ７を制御する。

　ＣＰＵ２０１は、制御周期ごとに、例えば、加工プログラムの解析、ならびに、サーボモータ５、およびスピンドルモータ７に対する制御指令の出力を行う。

　バス２０２は、数値制御装置２内の各ハードウェアを互いに接続する通信路である。数値制御装置２内の各ハードウェアはバス２０２を介してデータをやり取りする。

　ＲＯＭ２０３は、数値制御装置２全体を制御するためのシステムプログラムなどを記憶する記憶装置である。ＲＯＭ２０３は、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体である。

　ＲＡＭ２０４は、各種データを一時的に格納する記憶装置である。ＲＡＭ２０４は、ＣＰＵ２０１が各種データを処理するための作業領域として機能する。

　不揮発性メモリ２０５は、工作機械１の電源が切られ、数値制御装置２に電力が供給されていない状態でもデータを保持する記憶装置である。不揮発性メモリ２０５は、例えば、加工プログラム、および入出力装置３から入力される各種パラメータを記憶する。不揮発性メモリ２０５は、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体である。不揮発性メモリ２０５は、例えば、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ　Ｓｔａｔｅ　Ｄｒｉｖｅ）で構成される。

　数値制御装置２は、さらに、インタフェース２０６と、軸制御回路２０７と、スピンドル制御回路２０８と、ＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｌｏｇｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）２０９と、Ｉ／Ｏユニット２１０とを備えている。

　インタフェース２０６は、バス２０２と入出力装置３とを接続する。インタフェース２０６は、例えば、ＣＰＵ２０１が処理した各種データを入出力装置３に送る。

　入出力装置３は、インタフェース２０６を介して各種データを受け、各種データを表示する装置である。また、入出力装置３は、各種データの入力を受け付けてインタフェース２０６を介して各種データをＣＰＵ２０１に送る。入出力装置３は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｄｉｓｐｌａｙ）などのディスプレイ、キーボード、およびマウスなどを含む。入出力装置３は、タッチパネルであってもよい。

　軸制御回路２０７は、サーボモータ５を制御する回路である。軸制御回路２０７は、ＣＰＵ２０１からの制御指令を受けてサーボモータ５を駆動させるための指令をサーボアンプ４に出力する。軸制御回路２０７は、例えば、サーボモータ５のトルクを制御するトルクコマンドをサーボアンプ４に送る。

　サーボアンプ４は、軸制御回路２０７からの指令を受けて、サーボモータ５に電流を供給する。

　サーボモータ５は、サーボアンプ４から電流の供給を受けて駆動する。サーボモータ５は、例えば、刃物台を駆動させるボールねじに連結される。サーボモータ５が駆動することにより、刃物台などの工作機械１の構造物は、例えば、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、またはＺ軸方向に移動する。なお、サーボモータ５は、各制御軸の送り速度を検出する速度検出器（不図示）を内蔵していてもよい。

　スピンドル制御回路２０８は、スピンドルモータ７を制御するための回路である。スピンドル制御回路２０８は、ＣＰＵ２０１からの制御指令を受けてスピンドルモータ７を駆動させるための指令をスピンドルアンプ６に出力する。スピンドル制御回路２０８は、例えば、スピンドルモータ７のトルクを制御するトルクコマンドをスピンドルアンプ６に送る。

　スピンドルアンプ６は、スピンドル制御回路２０８からの指令を受けて、スピンドルモータ７に電流を供給する。スピンドルアンプ６はスピンドルモータ７に供給される電流の電流値を測定する電流計６１を内蔵している。

　電流計６１は、スピンドルモータ７に供給される電流の電流値を検出する。電流計６１は、検出した電流値を示すデータをＣＰＵ２０１に送る。

　スピンドルモータ７は、スピンドルアンプ６から電流の供給を受けて駆動する。スピンドルモータ７は、主軸に連結され、主軸を回転させる。

　ＰＬＣ２０９は、ラダープログラムを実行して補助機器８を制御する装置である。ＰＬＣ２０９は、Ｉ／Ｏユニット２１０を介して補助機器８に対して指令を送る。

　Ｉ／Ｏユニット２１０は、ＰＬＣ２０９と補助機器８とを接続するインタフェースである。Ｉ／Ｏユニット２１０は、ＰＬＣ２０９から受けた指令を補助機器８に送る。

　補助機器８は、工作機械１に設置され、工作機械１において補助的な動作を行う機器である。補助機器８は、工作機械１の周辺に設置される機器であってもよい。補助機器８は、Ｉ／Ｏユニット２１０から受けた指令に基づいて動作する。補助機器８は、例えば、工具交換装置、切削液噴射装置、または開閉ドア駆動装置である。

　次に、数値制御装置２の機能の一例について説明する。数値制御装置２は、加工プログラムに基づいて、工作機械１の各部を制御する装置である。

　図２は、数値制御装置２の機能の一例を示すブロック図である。数値制御装置２は、プログラム記憶部２１１と、プログラム解析部２１２と、しきい値記憶部２１３と、制御情報記憶部２１４と、制御情報決定部２１５と、制御情報設定部２１６と、制御部２１７とを備える。

　プログラム記憶部２１１は、入出力装置３などから入力された加工プログラムが、ＲＡＭ２０４、または不揮発性メモリ２０５に記憶されることにより実現される。しきい値記憶部２１３、および制御情報記憶部２１４は、入出力装置３などから入力されたパラメータおよび制御情報などがＲＡＭ２０４、または不揮発性メモリ２０５に記憶されることにより実現される。

　プログラム解析部２１２、制御情報決定部２１５、制御情報設定部２１６および制御部２１７は、ＣＰＵ２０１が、ＲＯＭ２０３に記憶されているシステムプログラムならびに不揮発性メモリ２０５に記憶されている各種データを用いて演算処理することにより実現される。

　プログラム記憶部２１１は、加工プログラムを記憶する。加工プログラムは、工作機械１の各部を動作させてワークの加工を行うためのプログラムである。加工プログラムでは、工具の移動経路、主軸の回転速度、および切込量などがＧコード、およびＳコードなどを用いて指定される。また、加工プログラムでは、Ｆコードを用いて送り速度が指定される。つまり、加工プログラムにおいて送り速度を指定するＦコードは、速度指令である。

　プログラム解析部２１２は、プログラム記憶部２１１に記憶された加工プログラムを読み込んで、加工プログラムを解析する。プログラム解析部２１２が加工プログラムを解析することによって、数値制御装置２は、加工プログラムに記載された各指令を認識する。

　しきい値記憶部２１３は、１または複数のしきい値を記憶する。しきい値記憶部２１３に記憶されたしきい値は、制御情報決定部２１５が一の制御情報を決定するために用いられる。制御情報決定部２１５の機能については、次に詳しく説明する。

　制御情報記憶部２１４は、工作機械１の制御軸を制御するための複数の制御情報を記憶する。制御情報とは、工作機械１の制御軸を移動させるために設定される情報である。工作機械１の制御軸とは、工具または主軸を移動または回転させるための軸である。制御軸は、例えば、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸からなる直交３軸を含む。また、制御軸は、例えば、Ｘ軸方向に平行な軸、Ｙ軸方向に平行な軸、Ｚ軸方向に平行な軸をそれぞれ回転軸とするＡ軸、Ｂ軸、Ｃ軸を含んでもよい。

　なお、しきい値記憶部２１３、および制御情報記憶部２１４は、外部媒体（例えば、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　Ｓｅｒｉａｌ　Ｂｕｓ）メモリ）に設けられてもよい。この場合、制御情報決定部２１５は、外部媒体に記憶された情報に基づいて、後述する制御情報の決定を行う。

　複数の制御情報は、例えば、第１の制御情報と、第２の制御情報とを含む。複数の制御情報は、３つ以上の制御情報を含んでいてもよい。第１の制御情報、および第２の制御情報はそれぞれ、例えば、ポジションゲイン、フィードフォワード係数、加減速時定数、および機能のオン／オフを示す情報の少なくともいずれかを含む。ここで、機能とは、制御軸の移動に係る機能である。制御軸の移動に係る機能は、例えば、ワークの加工時に実行される。本実施例では機能の一例として揺動切削機能を提示する。また、第１の制御情報、および第２の制御情報には、それぞれ、制御軸の上限速度、加速度、高精度切削機能のオン／オフ、早送り中信号や切削送り中信号の出力のオン／オフ、インポジション幅、工具の内回り許容誤差を示す情報の少なくともいずれかが含まれていてもよい。

　ポジションゲインとは、制御軸の位置を指定する位置指令と位置指令に基づいて制御された制御軸の位置を示す位置フィードバック値との差である位置偏差に乗算される数値である。位置偏差にポジションゲインが乗算されることによって制御軸の速度を指令する指令値が算出される。ポジションゲインは、ポジションループゲインとも称される。

　フィードフォワード係数は、制御軸の位置を指定する位置指令の微分値に乗算される数値である。位置指令の微分値にフィードフォワード係数を乗じた値を速度指令に加算することによって制御軸の速度指令を補償し、指令追従性を向上させる。

　加減速時定数は、制御軸が速度指令によって指定された速度から停止状態に移行するまで、あるいは、停止状態から速度指令によって指定された速度に到達するまでの時間を示す数値である。

　揺動切削とは、ワークの切削時に工具を揺動動作、または振動動作させることである。揺動切削を行うことによって、切屑を細かく分断することができる。振動による機械への悪影響を防ぐため、一般に、位置決め指令の実行時などの非切削時は、揺動切削機能はオフにされる。また、揺動切削機能は切屑細断のために制御軸の送り速度に比例した揺動振幅で動作させる場合が多い。送り速度が特に大きい場合に送り速度に比例した揺動振幅で動作させると揺動振幅が大きくなり、その結果、振動も過度に大きくなる。そのため、送り速度が特に大きい場合は、揺動切削機能はオフにするほうが望ましい場合がある。

　図３は、制御情報記憶部２１４に記憶される制御情報の一例を説明する図である。制御情報記憶部２１４は、例えば、第１の制御情報と、第２の制御情報とを記憶する。

　第１の制御情報のポジションゲインは、第２の制御情報のポジションゲインよりも小さい。第１の制御情報のフィードフォワード係数は、第２の制御情報のフィードフォワード係数よりも小さい。第１の制御情報の加減速時定数は、第２の制御情報の加減速時定数よりも小さい。第１の制御情報における揺動切削のオン／オフを示す情報には、オフを示す情報が設定されている。また、第２の制御情報における揺動切削のオン／オフを示す情報には、オンを示す情報が設定されている。

　第１の制御情報は、例えば、従来の数値制御装置２において位置決め指令が指定された場合に設定される制御情報に相当する。第２の制御情報は、例えば、従来の数値制御装置２において切削送り指令が指定された場合に設定される制御情報に相当する。

　制御情報決定部２１５は、制御軸の送り速度を指定する速度指令に基づいて、制御情報記憶部２１４に記憶された複数の制御情報のうち一の制御情報を決定する。制御軸の送り速度を指定する速度指令は、例えば、加工プログラムにおいてＦコードによって指定である。

　制御情報決定部２１５は、速度指令によって指定された制御軸の送り速度と、しきい値記憶部２１３に記憶されたしきい値に基づいて、制御情報記憶部２１４に記憶された複数の制御情報のうちいずれの制御情報を設定するかを決定する。

　制御情報決定部２１５は、まず、しきい値記憶部２１３に記憶されたしきい値と、速度指令によって指定された制御軸の送り速度とを比較する。制御情報決定部２１５は、送り速度がしきい値よりも大きい場合、制御情報を第１の制御情報に決定する。一方、制御情報決定部２１５は、送り速度がしきい値以下である場合、制御情報を第２の制御情報に決定する。ここで、図４を用いて、制御情報決定部２１５が制御軸の制御に用いる一の制御情報を決定する具体例について説明する。

　図４は、加工プログラムの一部を示す図である。加工プログラムのシーケンス番号Ｎ１００の行においてＸ１００Ｆ５８００が指定されている。また、シーケンス番号Ｎ２００の行においてＸ８０Ｆ４８００が指定されている。また、しきい値記憶部２１３には、しきい値５０００が記憶されているものとする。

　制御情報決定部２１５は、シーケンス番号Ｎ１００の行で指定された速度指令が示す値５８００としきい値５０００とを比較する。この場合、シーケンス番号Ｎ１００の行において指定された速度指令が示す送り速度は、しきい値よりも大きい。したがって、制御情報決定部２１５は、シーケンス番号Ｎ１００の行が実行される場合、制御情報を第１の制御情報に決定する。

　制御情報決定部２１５は、シーケンス番号Ｎ２００の行で指定された速度指令が示す値４８００としきい値５０００とを比較する。この場合、シーケンス番号Ｎ２００の行において指定された速度指令が示す送り速度は、しきい値以下である。したがって、制御情報決定部２１５は、シーケンス番号Ｎ２００の行が実行される場合、制御情報を第２の制御情報に決定する。

　制御情報決定部２１５は、制御軸の送り速度を指定する速度指令から導出される移動指令に基づいて、制御情報記憶部２１４に記憶された複数の制御情報のうち一の制御情報を決定してもよい。つまり、制御情報決定部２１５は、速度指令から移動指令を導出する場合、しきい値記憶部２１３に記憶されたしきい値と、速度指令によって指定された送り速度とを比較し、比較結果に基づいて移動指令を導出する。導出される移動指令に、例えば、位置決め指令、および切削送り指令が含まれる。

　送り速度がしきい値よりも大きい場合、制御情報決定部２１５は、移動指令が位置決め指令であると判別する。つまり、制御情報決定部２１５は、加工プログラムで指定された速度指令から移動指令として位置決め指令を導出する。制御情報決定部２１５は、導出された移動指令が位置決め指令である場合、制御情報を位置決め指令に対応する第１の制御情報に決定する。

　一方、送り速度がしきい値以下である場合、制御情報決定部２１５は、移動指令が切削送り指令であると判別する。つまり、制御情報決定部２１５は、加工プログラムで指定された速度指令から移動指令として切削送り指令を導出する。制御情報決定部２１５は、導出された移動指令が切削送り指令である場合、制御情報を切削送り指令に対応する第２の制御情報に決定する。

　なお、速度指令から導出される移動指令は、第１の切削送り指令、および第１の切削送り指令とは異なる第２の切削送り指令を含んでいてもよい。導出された移動指令が第１の切削送り指令である場合、制御情報決定部２１５は第１の切削送り指令に対応する一の制御情報を決定し、導出された移動指令が第２の切削送り指令である場合、制御情報決定部２１５は第２の切削送り指令に対応する他の制御情報を決定するようにしてもよい。

　また、速度指令から導出される移動指令は、第１の位置決め指令、および第１の位置決め指令とは異なる第２の位置決め指令を含んでいてもよい。導出された移動指令が第１の位置決め指令である場合、制御情報決定部２１５は第１の位置決め指令に対応する一の制御情報を決定し、導出された移動指令が第２の位置決め指令である場合、制御情報決定部２１５は第２の位置決め指令に対応する他の制御情報を決定するようにしてもよい。

　制御情報設定部２１６は、制御情報決定部２１５によって決定された一の制御情報を制御軸の制御に用いる制御情報に設定する。制御情報設定部２１６は、制御情報として第１の制御情報が決定された場合、ポジションゲイン、フィードフォワード係数、加減速時定数、および揺動切削のオン／オフを示す情報をそれぞれ、例えば、「小さい」値、「小さい」値、「小さい」値、および「オフ」に設定する。制御情報設定部２１６は、制御情報として第２の制御情報が決定された場合、ポジションゲイン、フィードフォワード係数、加減速時定数、および揺動切削のオン／オフを示す情報をそれぞれ、例えば、「大きい」値、「大きい」値、「大きい」値、および「オン」に設定する。ここで、「小さい」値、および「大きい」値とは、それぞれ、第１の制御情報と、第２の制御情報とを比較した場合において相対的に「小さい」値、および相対的に「大きい」値を意味する。

　制御部２１７は、制御情報決定部２１５によって決定された一の制御情報に基づいて制御軸を制御する。制御情報決定部２１５によって第１の制御情報が決定された場合、制御部２１７は第１の制御情報に基づいて制御軸を制御する。また、制御情報決定部２１５によって第２の制御情報が決定された場合、制御部２１７は第２の制御情報に基づいて制御軸を制御する。

　次に、数値制御装置２が実行する処理の流れについて説明する。

　図５は、数値制御装置２が実行する処理の流れの一例を示すフローチャートである。

　数値制御装置２では、まず、プログラム解析部２１２が、プログラム記憶部２１１から加工プログラムを読み込み、読み込んだ加工プログラムを解析する（ステップＳ１）。

　次に、制御情報決定部２１５が、制御軸の送り速度を指定する速度指令、または、速度指令から導出される移動指令に基づいて、制御情報記憶部２１４に記憶された複数の制御情報のうち一の制御情報を決定する（ステップＳ２）。

　次に、制御情報設定部２１６が、制御情報決定部２１５によって決定された一の制御情報を、制御軸を制御するための制御情報に設定する（ステップＳ３）。

　次に、制御部２１７が、制御情報決定部２１５によって設定された一の制御情報に基づいて制御軸を制御し（ステップＳ４）、処理を終了する。なお、数値制御装置２は、ステップＳ１～Ｓ４の処理を、加工プログラムの各行の実行するごとに、あるいは、所定の周期で繰り返し行うようにしてもよい。

　以上説明したように、数値制御装置２は、工作機械１の制御軸を制御するための複数の制御情報を記憶する制御情報記憶部２１４と、制御軸の送り速度を指定する速度指令、または、速度指令から導出される移動指令に基づいて、制御情報記憶部２１４に記憶された複数の制御情報のうち一の制御情報を決定する制御情報決定部２１５と、制御情報決定部２１５によって決定された一の制御情報に基づいて制御軸を制御する制御部２１７と、を備える。

　したがって、数値制御装置は、適切な制御情報に基づいて制御軸の制御を実行することが可能になる。つまり、加工プログラムにおいて位置決め指令Ｇ００、および切削送り指令Ｇ０１を指定する必要がなくなるため、加工プログラムの作成者が意図していた制御情報とは異なる制御情報が設定された状態で加工が行われることを防ぐことができる。また、加工プログラムで指定するコード量を削減することができる。

　上述した実施形態において、移動指令は、位置決め指令、および切削送り指令を含み、導出された移動指令が位置決め指令である場合、制御情報決定部２１５は位置決め指令に対応する一の制御情報を決定し、導出された移動指令が切削送り指令である場合、制御情報決定部２１５は切削送り指令に対応する一の制御情報を決定する。したがって、位置決め指令が導出された場合、および切削送り指令が導出された場合のそれぞれにおいて、適切な制御情報が設定される。

　また、複数の制御情報は、それぞれ、ポジションゲイン、フィードフォワード係数、加減速時定数、および、揺動切削のオン／オフを示す情報の少なくともいずれかを含む。したがって、加工精度、およびサイクルタイムなどを考慮して、制御情報に含まれる各情報を設定することができる。

　上述した実施形態では、速度指令は、加工プログラムにおいて指定される。しかし、速度指令は、加工プログラムで指定されるものに限られず、例えば、パラメータ、外部信号、および外部媒体のいずれかによって指定されてもよい。ここで、パラメータとは、数値制御装置２に設定されるパラメータである。外部信号とは、例えば、数値制御装置２に接続されるＰＬＣ２０９、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）から入力される信号である。外部媒体とは、例えば、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　Ｓｅｒｉａｌ　Ｂｕｓ）メモリである。また、制御情報決定部２１５は、しきい値記憶部２１３に記憶されたしきい値に代えて、パラメータ、外部信号、および外部媒体に記憶された値のいずれかに基づいて制御情報を決定してもよい。

　上述した実施形態では、制御情報決定部２１５が、加工プログラムで指定された速度指令としきい値とを比較して、比較結果に基づいて一の制御情報を決定する例について説明した。しかし、制御情報決定部２１５は、速度指令が切り替えられるときの切替前の速度指令と切替後の速度指令との比、すなわち、速度比としきい値とを比較して制御情報を決定するようにしてもよい。

[規則91に基づく訂正 14.06.2023]
　例えば、加工プログラム中の一の行における速度指令値とそれに続く次の行における速度指令値とが異なる場合、制御情報決定部２１５は速度比としきい値とを比較する。速度比がしきい値よりも大きい場合、制御情報決定部２１５は、設定される制御情報として、例えば、図３に示す第１の制御情報を決定する。速度比がしきい値以下である場合、制御情報決定部２１５は、設定される制御情報として、図３に示す第２の制御情報を決定する。次に、図６を用いて、制御情報決定部２１５が、速度比としきい値とを比較して制御軸の制御に用いる一の制御情報を決定する具体例について説明する。

　図６は、加工プログラムの一部を示す図である。加工プログラムのシーケンス番号Ｎ１００の行においてＸ１００Ｆ１００が指定されている。また、シーケンス番号Ｎ２００の行においてＸ８０Ｆ１５００が指定されている。また、しきい値記憶部２１３には、しきい値１０００が記憶されているものとする。

　制御情報決定部２１５は、シーケンス番号Ｎ１００の行で指定された速度指令が示す値１００とシーケンス番号Ｎ２００の行で指定された速度指令が示す値１５００との比、すなわち、速度比１５００／１００×１００＝１５００［％］と、しきい値１０００［％］とを比較する。この場合、速度比は、しきい値よりも大きい。したがって、制御情報決定部２１５は、シーケンス番号Ｎ１００の行からシーケンス番号Ｎ２００の行に移行するタイミングにおいて制御軸の制御に用いる制御情報を第１の制御情報に決定する。

　上述した実施形態では、第１の制御情報と第２の制御情報に揺動切削機能のオン／オフを示す情報が含まれている。しかし、これは揺動切削機能に限らず、速度指令や速度指令から導出される移動指令によってオン／オフを切り替えるべき機能であればどのような機能であってもよい。例えば、高品位に加工するための補間機能であってもよい。前記補間機能は切削移動指令に対して移動指令点を滑らかに繋ぐように移動経路を補間する機能である。前記補間機能を有効にすると多くの制御コストが必要になる。そのため、送り速度が大きい場合、ＣＰＵに大きな負荷がかかる。この場合、前記補間機能が正常に働かなくなる可能性がある。このような場合には、この機能をオフにした方がよい。このように、送り速度に基づいて機能のオン／オフを切り替えるべき機能であればどのような機能であってもよい。

　上述した実施形態では、制御情報決定部２１５が、制御軸の送り速度を指定する速度指令、または、速度指令から導出される移動指令に基づいて、制御情報記憶部２１４に記憶された複数の制御情報のうち一の制御情報を決定する。しかし、制御情報決定部２１５は、さらに、速度指令が切り替えられたときの制御軸の加速時間に基づいて、決定した制御情報を変更してもよい。図７～図９を用いて、制御情報決定部２１５が、速度指令が切り替えられたときの制御軸の加速時間に基づいて、決定した制御情報を変更する例について説明する。

　図７は、制御情報記憶部２１４に記憶される制御情報の一例について説明する図である。図８は、加工プログラムの一部を示す図である。図９は、制御軸の加速時間を説明する図である。

　制御情報記憶部２１４は、第１の制御情報、および第２の制御情報を記憶している。第１の制御情報には、ポジションゲイン、フィードフォワード係数、および加減速時定数が含まれている。第１の制御情報のポジションゲインは、第２の制御情報のポジションゲインよりも小さい値が設定されている。また、第１の制御情報のフィードフォワード係数は、第２の制御情報のフィードフォワード係数よりも小さい値が設定されている。

　第２の制御情報には、ポジションゲイン、フィードフォワード係数、および加減速時定数が含まれている。第２の制御情報のポジションゲインは、第１の制御情報のポジションゲインよりも大きい値が設定されている。また、第２の制御情報のフィードフォワード係数は、第１の制御情報のフィードフォワード係数よりも大きい値が設定されている。

　従来の数値制御装置では、工作機械の機械構成、および制御軸の動作の安全性などを考慮して、制御軸の上限速度がパラメータなどに予め設定される。例えば、位置決め指令Ｇ００では最大位置決め速度までの速度指定が可能である。切削送り指令Ｇ０１では、最大切削送り速度までの速度指定が可能である。また、加減速時定数、また、加速度も予めパラメータなどに設定される。例えば、位置決め指令Ｇ００が指定されると、位置決め動作時の加減速時定数または加速度で指定速度まで加速または減速する。また、切削送り指令Ｇ０１が指定されると、切削送り動作時の加減速時定数または加速度で指定速度まで加速または減速する。

　第１の制御情報では制御軸はＦ８０００までの速度指定を可能とし、第２の制御情報では制御軸はＦ３０００までの速度指定が可能であるものとする。また、第１の制御情報では加減速時定数としてτ１［ｓ］が指定されており、第２の制御情報では加減速時定数としてτ２［ｓ］が指定されているものとする。

　図８に示す例では、加工プログラムにおけるシーケンス番号Ｎ１００の行においてＸ１００Ｆ６０００が指定されている。また、シーケンス番号Ｎ２００の行においてＸ８０Ｆ２８００が指定されている。また、シーケンス番号Ｎ３００の行においてＸ５０Ｆ１５００が指定されている。しきい値記憶部２１３には、しきい値２５００が記憶されているものとする。

　制御情報決定部２１５は、シーケンス番号Ｎ１００の行で指定された指令が実行される際に、Ｆコードで指定された値６０００としきい値２５００とを比較する。この行においてＦコードで指定された送り速度は、しきい値よりも大きい。したがって、制御情報決定部２１５は、Ｎ１００の行が実行される場合、制御情報として第１の制御情報を決定する。また、Ｎ１００の行が実行される場合の加速時間は、τ１［ｓ］となる（図９参照）。

　制御情報決定部２１５は、シーケンス番号Ｎ２００の行で指定された指令が実行される際に、Ｆコードで指定された値２８００としきい値２５００とを比較する。この行においてＦコードで指定された送り速度は、しきい値よりも大きい。したがって、制御情報決定部２１５は、Ｎ２００の行が実行される場合、制御情報として第１の制御情報を決定する。

　ここで、Ｆコードで指定された値２８００は、しきい値を越えているため、制御情報決定部２１５は、制御情報として第１の制御情報を決定した。しかし、第２の制御情報の制御軸の上限速度３０００の範囲内に含まれているため、機械構成や制御軸の動作上は第２の制御情報を選択しても問題はない。したがって、制御情報決定部２１５は、第１の制御情報に基づいて制御軸を制御した場合における制御軸の加速時間と、第２の制御情報に基づいて制御軸を制御した場合における制御軸の加速時間とを比較する。第１の制御情報が設定されている場合、送り速度Ｆ２８００まで到達するまでの加速時間は、τ１である。一方、第２の制御情報が設定されていると仮定した場合において、制御軸の送り速度がＦ２８００まで到達する時間は、τ１［ｓ］よりも短いτ２［ｓ］となる。

　したがって、制御情報決定部２１５は、Ｎ２００の行が実行される場合、一旦決定された第１の制御情報を第２の制御情報に変更する。これにより、加工のサイクルタイムを（τ１－τ２）［ｓ］だけ短縮することができる。

　制御情報決定部２１５は、シーケンス番号Ｎ３００の行で指定された指令が実行される際に、Ｆコードで指定された値１５００としきい値２５００とを比較する。この行においてＦコードで指定された送り速度は、しきい値以下である。したがって、制御情報決定部２１５は、Ｎ３００の行が実行される場合、制御情報として第２の制御情報を決定する。

　なお、この具体例では、Ｎ２００の行が実行される場合に、第１の制御情報に基づいて制御軸を制御した場合における制御軸の加速時間と、第２の制御情報に基づいて制御軸を制御した場合における制御軸の加速時間とを比較する。しかし、この比較は、Ｎ１００の行が実行される場合、およびＮ３００の行が実行される場合にも行ってもよい。

　また、本実施形態では、第１の制御情報と第２の制御情報に加減速時定数が含まれている。しかし、例えば、切削送り指令Ｇ０１のように、直線補間において、加減速時定数または加速度の設定によらず、制御軸の移動経路が一意に定まるような場合がある。こういった場合の制御情報は、第１の制御情報、または、第２の制御情報に加速度を含み、加速時間の比較に加速度αを用いてもよい。

　また、この具体例では、第１の制御情報に加減速時定数が含まれ、加速度が含まれないのに対し、第２の制御情報には加減速時定数が含まれず、加速度が含まれる。しかし、第１の制御情報に加減速時定数が含まれず、加速度が含まれるのに対し、第２の制御情報には加減速時定数が含まれ、加速度が含まれないように各制御情報が設定されてもよい。

　また、この具体例では、制御情報決定部２１５が、加工プログラムで指定された速度指令としきい値とを比較して、比較結果に基づいて制御情報を決定し、その後、制御軸の加速時間に基づいて、決定した制御情報を変更する。しかし、制御情報決定部２１５は、速度指令が切り替えられるときの切替前の速度指令と切替後の速度指令との比、すなわち、速度比としきい値とを比較して制御情報を決定し、その後、制御軸の加速時間に基づいて、決定した制御情報を変更するようにしてもよい。

　上述した実施形態では、制御軸の送り速度を指定する速度指令、または、速度指令から導出される移動指令に基づいて、制御情報記憶部２１４に記憶された複数の制御情報のうち一の制御情報を決定する。しかし、数値制御装置２は、従来どおり、制御情報決定部２１５が、位置決め指令Ｇ００が指定された場合に制御情報として第１の制御情報を決定し、切削送り指令Ｇ０１が指定された場合に制御情報として第２の制御情報を決定するモードを備えていてもよい。すなわち、数値制御装置２は、複数の制御モードを備え、第１のモードでは、制御情報決定部２１５が、制御軸の送り速度を指定する速度指令、または、速度指令から導出される移動指令に基づいて、制御情報記憶部２１４に記憶された複数の制御情報のうち一の制御情報を決定するようにしてもよい。また、数値制御装置２は、第２のモードでは、加工プログラムで指定された位置決め指令Ｇ００、または切削送り指令Ｇ０１に基づいて、位置決め指令に対応する一の制御指令、または切削送り指令に対応する一の制御指令を決定するようにしてもよい。

　なお、本開示は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。本開示では、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

　　１　　　　　工作機械
　　２　　　　　数値制御装置
　　２０１　　　ＣＰＵ
　　２０２　　　バス
　　２０３　　　ＲＯＭ
　　２０４　　　ＲＡＭ
　　２０５　　　不揮発性メモリ
　　２０６　　　インタフェース
　　２０７　　　軸制御回路
　　２０８　　　スピンドル制御回路
　　２０９　　　ＰＬＣ
　　２１０　　　Ｉ／Ｏユニット
　　２１１　　　プログラム記憶部
　　２１２　　　プログラム解析部
　　２１３　　　しきい値記憶部
　　２１４　　　制御情報記憶部
　　２１５　　　制御情報決定部
　　２１６　　　制御情報設定部
　　２１７　　　制御部
　　３　　　　　入出力装置
　　４　　　　　サーボアンプ
　　５　　　　　サーボモータ
　　６　　　　　スピンドルアンプ
　　６１　　　　電流計
　　７　　　　　スピンドルモータ
　　８　　　　　補助機器

Claims

　工作機械の制御軸を制御するための複数の制御情報を記憶する制御情報記憶部と、
　前記制御軸の送り速度を指定する速度指令、または、前記速度指令から導出される移動指令に基づいて、前記制御情報記憶部に記憶された前記複数の制御情報のうち一の制御情報を決定する制御情報決定部と、
　前記制御情報決定部によって決定された前記一の制御情報に基づいて前記制御軸を制御する制御部と、
を備える数値制御装置。
　導出される前記移動指令は、位置決め指令、および切削送り指令を含み、
　導出される前記移動指令が前記位置決め指令である場合、前記制御情報決定部は前記位置決め指令に対応する前記一の制御情報を決定し、
　導出される前記移動指令が前記切削送り指令である場合、前記制御情報決定部は前記切削送り指令に対応する前記一の制御情報を決定する請求項１に記載の数値制御装置。
　導出される前記移動指令は、第１の切削送り指令、および第１の切削送り指令とは異なる第２の切削送り指令を含み、
　導出される前記移動指令が前記第１の切削送り指令である場合、前記制御情報決定部は前記第１の切削送り指令に対応する前記一の制御情報を決定し、
　導出される前記移動指令が前記第２の切削送り指令である場合、前記制御情報決定部は前記第２の切削送り指令に対応する前記一の制御情報を決定する請求項１に記載の数値制御装置。
　導出される前記移動指令は、第１の位置決め指令、および第１の位置決め指令とは異なる第２の位置決め指令を含み、
　導出される前記移動指令が前記第１の位置決め指令である場合、前記制御情報決定部は前記第１の位置決め指令に対応する前記一の制御情報を決定し、
　導出される前記移動指令が前記第２の位置決め指令である場合、前記制御情報決定部は前記第２の位置決め指令に対応する前記一の制御情報を決定する請求項１に記載の数値制御装置。
　前記複数の制御情報は、それぞれ、ポジションゲイン、フィードフォワード係数、加減速時定数、および、機能のオン／オフを示す情報の少なくともいずれかを含む請求項１～４のいずれか１項に記載の数値制御装置。
　前記速度指令は、加工プログラム、パラメータ、外部信号、および外部媒体のいずれかによって指定される請求項１～５のいずれか１項に記載の数値制御装置。
　前記制御情報決定部は、前記速度指令から導出される前記制御軸の加速時間に基づいて、決定した前記一の制御情報を他の制御情報に変更する請求項１～６のいずれか１項に記載の数値制御装置。
　工作機械の制御軸の送り速度を指定する速度指令、または、前記速度指令から導出される移動指令に基づいて、工作機械の制御軸を制御するための複数の制御情報のうち一の制御情報を決定することと、
　決定された前記一の制御情報に基づいて前記制御軸を制御することと、
をコンピュータに実行させる命令を記憶するコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。