特許 6985563 数値制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6985563

(24)【登録日】2021年11月29日

(45)【発行日】2021年12月22日

(54)【発明の名称】数値制御装置

(51)【国際特許分類】

   G05B 19/18 20060101AFI20211213BHJP

【ＦＩ】

   G05B19/18 D

【請求項の数】3

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2021-531049(P2021-531049)

(86)(22)【出願日】2021年3月4日

(86)【国際出願番号】JP2021008490

【審査請求日】2021年5月28日

(31)【優先権主張番号】特願2020-41461(P2020-41461)

(32)【優先日】2020年3月11日

(33)【優先権主張国】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】390008235

【氏名又は名称】ファナック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106002

【弁理士】

【氏名又は名称】正林 真之

(74)【代理人】

【識別番号】100165157

【弁理士】

【氏名又は名称】芝 哲央

(74)【代理人】

【識別番号】100160794

【弁理士】

【氏名又は名称】星野 寛明

(72)【発明者】

【氏名】澤岡 浩貴

【審査官】 臼井 卓巳

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−０９０７３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２３０５５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−００３１７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１３３９６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１７５２２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０３００７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第８５３２８２５（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０５Ｂ １９／１８−１９／４１５５

Ｇ０５Ｂ １１／００

Ｂ２５Ｊ ９／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

２以上の回転軸によって移動軸部材の軸の指示方向を数値制御する数値制御装置であって、
動作指令に基づく前記２以上の回転軸のそれぞれの回転軸方向と前記指示方向とから、特異点までの距離である特異点距離をそれぞれ算出する特異点距離算出部と、
前記特異点距離算出部によって算出された前記特異点距離に基づいて、前記２以上の回転軸のうちから前記指示方向を制御する制御回転軸を抽出する回転軸抽出部と、
前記回転軸抽出部によって抽出された前記制御回転軸を基に前記制御回転軸を駆動するパルスの生成を行うパルス生成部と、を備え、
前記回転軸抽出部は、前記特異点距離と予め設定された閾値とを比較することによって、前記２以上の回転軸のうちの前記閾値を超える前記回転軸を前記制御回転軸として抽出し、又は、前記特異点距離同士を比較することによって、前記２以上の回転軸のうちの前記特異点距離が大きい前記回転軸を前記制御回転軸として抽出する、数値制御装置。

【請求項2】

前記パルス生成部は、前記回転軸抽出部によって前記制御回転軸が１つだけ抽出された場合に、１つの前記制御回転軸のみで前記動作指令によって指令された前記指示方向に最も近づくように、前記１つの制御回転軸を駆動する駆動パルスを生成する第１のパルス生成部と、前記回転軸抽出部によって前記制御回転軸が２つ抽出された場合に、前記動作指令によって指令された前記指示方向に最も近づくように、２つの前記制御回転軸をそれぞれ駆動する駆動パルスを生成する第２のパルス生成部と、を有する、請求項１に記載の数値制御装置。

【請求項3】

前記回転軸抽出部は、前記特異点距離と前記閾値とを比較した場合に、前記特異点距離が前記閾値以内である前記回転軸を特異点回転軸として抽出し、
前記パルス生成部は、前記特異点回転軸に対して、予め指定された角度まで回転させるように駆動する駆動パルスを生成する第３のパルス生成部を有する、請求項１又は２に記載の数値制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、数値制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

テーブルに取り付けられた加工対象であるワークを、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の３つの直線軸に加えて、２以上の回転軸によって加工する５軸加工機が知られている。このような５軸加工機としては、例えば、Ａ軸及びＣ軸の２つの回転軸がワーク側に配置されるタイプと、Ａ軸及びＣ軸の２つの回転軸が工具側に配置されるタイプとがある。２つの回転軸が工具側に配置されるタイプの加工機では、ワーク側にさらに傾斜回転軸が配置される場合もある。

【0003】

５軸加工機の数値制御装置では、ワークに対する加工指令である指令値への工具方向の回転、あるいはワーク設置誤差補正や３次元回転誤差補正における工具方向の補正で、姿勢制御が必要となる。工具方向とは、ワークに対する工具の相対的な向きである。姿勢制御とは、所望の工具方向ベクトルから、それを実現する各回転軸の回転角度を算出して、工具姿勢である工具方向を制御することである。

【0004】

従来、特許文献１には、５軸加工機を制御する数値制御装置において、直線軸位置に依存した直線軸依存並進誤差、回転軸位置に依存した回転軸依存並進誤差、直線軸位置に依存した直線軸依存回転誤差、回転軸位置に依存した回転軸依存回転誤差の４つの誤差に対応した補正量を設定し、それらの補正量から並進補正量を求め指令直線軸位置に加算するとともに回転補正量を求め回転軸位置に加算することによって、指令通りの工具姿勢で加工を行うことができるようにする技術が記載されている。

【0005】

特許文献２には、直進軸と回転軸とを有する工作機械を数値制御する数値制御装置において、工具先端位置を誤差のない位置に移動しつつ、無理なく補正可能な方向の工具姿勢については誤差の姿勢に保つことで、高精度な加工を実現する技術が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特許第４８３７１１５号公報

【特許文献2】特許第５１０５０２４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

５軸加工機の工具姿勢制御においては、特異点の近傍で、回転軸の角度が極端に大きく変化し、回転軸の回転の速度や加速度が非常に大きくなる場合がある。特異点の一例は、工具方向と回転軸方向とが一致する点である。この特異点では、回転軸を変化させても、工具方向はほとんど変わらない。５軸加工機の工具姿勢制御において、特異点を通過する際に、その特異点の近傍において回転軸が急激に回転すると、ワークの面品位を低下させるおそれがある。

【0008】

しかし、特許文献１記載の技術は、特異点の近傍で回転軸が急激に変化する上記の問題を解決するものではない。そのため、特許文献１記載の技術では、特異点の近傍で誤差補正による回転軸の角度の急激な変化が発生するおそれがある。

【0009】

これに対して、特許文献２記載の技術は、上記の特異点の問題が発生しない誤差のみで工具方向の３次元回転誤差を補正することができる。しかし、特許文献２記載の技術では、回転軸の向きが機械座標系上で変化しない機械構成に制限され、特定の回転軸周りの誤差を補正することができない問題がある。

【0010】

したがって、特異点の近傍において回転軸の角度の急激な変化を抑制できるとともに、任意の機械構成にも対応できる数値制御装置が望まれる。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本開示の一態様は、２以上の回転軸によって移動軸部材の軸の指示方向を数値制御する数値制御装置であって、動作指令に基づく前記２以上の回転軸のそれぞれの回転軸方向と前記指示方向とから、特異点までの距離である特異点距離をそれぞれ算出する特異点距離算出部と、前記特異点距離算出部によって算出された前記特異点距離に基づいて、前記２以上の回転軸のうちから前記指示方向を制御する制御回転軸を抽出する回転軸抽出部と、前記回転軸抽出部によって抽出された前記制御回転軸を基に前記制御回転軸を駆動するパルスの生成を行うパルス生成部と、を備え、前記回転軸抽出部は、前記特異点距離と予め設定された閾値とを比較することによって、前記２以上の回転軸のうちの前記閾値を超える前記回転軸を前記制御回転軸として抽出し、又は、前記特異点距離同士を比較することによって、前記２以上の回転軸のうちの前記特異点距離が大きい前記回転軸を前記制御回転軸として抽出する。

【発明の効果】

【0012】

本開示の一態様によれば、特異点の近傍において回転軸の角度の急激な変化を抑制できるとともに、任意の機械構成にも対応できる数値制御装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】数値制御装置によって数値制御される５軸加工機の一実施形態を示す斜視図である。

【図2】数値制御装置によって数値制御される６軸加工機の一実施形態を示す斜視図である。

【図3】数値制御装置の一実施形態を説明する機能ブロック図である。

【図4A】特異点距離を説明する説明図である。

【図4B】特異点距離を説明する説明図である。

【図5】数値制御装置の他の実施形態を説明する機能ブロック図である。

【図6A】第３のパルス生成部によって制御されない特異点回転軸の回転による工具方向の軌跡を説明する図である。

【図6B】第３のパルス生成部によって制御された特異点回転軸の回転による工具方向の軌跡を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本開示の一態様に係る数値制御装置について図面を参照して説明する。まず、数値制御装置によって数値制御される加工機の具体的な構成について、図１及び図２を用いて説明する。

【0015】

図１は、５軸加工機１を示している。５軸加工機１は、ベッド１１と、ベッド１１上に立設される一対のコラム部１２，１２と、コラム部１２，１２の上端部同士を連結して横方向に延びるレール部１３と、を有する。レール部１３には工具ヘッド１４が取り付けられている。この５軸加工機１は、ベッド１１の面方向であり、かつレール部１３の長さ方向に沿うＸ軸と、ベッド１１の面方向であり、かつレール部１３の長さ方向に直交するＹ軸と、ベッド１１の面方向に対して垂直方向であるＺ軸と、をそれぞれ直線軸とする。工具ヘッド１４は、これらのＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の３軸に沿ってそれぞれ直線移動可能に設けられる。工具ヘッド１４の下端には、移動軸部材である工具１５がＺ軸方向に沿って下方に向けて突出している。図１において、Ｓｔは、工具１５の軸の指示方向である工具方向を示す。

【0016】

５軸加工機１のベッド１１上には、加工対象であるワークＷを載置し、ワークＷをＣ軸周りに回転させる載置部１６と、載置部１６をＸ軸方向に沿うＡ軸周りに回転させる回転テーブル１７と、が設けられる。Ｃ軸は、載置部１６がＺ軸に対して垂直に配置されるとき（回転テーブル１７の回転角度が０°のとき）、Ｚ軸方向に平行に配置される。この５軸加工機１におけるこれらのＡ軸及びＣ軸の２軸は、ワークＷ側に配置され、回転によってワークＷに対する工具１５の相対的な向きである工具方向を決める回転軸である。図１において、Ｓ１は、Ａ軸の回転軸を示す。Ｓ２は、Ｃ軸の回転軸を示す。

【0017】

図２は、６軸加工機２を示している。６軸加工機２は、ベッド２１と、ベッド２１上に立設される一対のコラム部２２，２２と、コラム部２２，２２の上端部同士を連結して横方向に延びるレール部２３と、を有する。レール部２３には工具ヘッド２４が取り付けられている。この５軸加工機２は、ベッド２１の面方向であり、かつレール部２３の長さ方向に沿うＸ軸と、ベッド２１の面方向であり、かつレール部２３の長さ方向に直交するＹ軸と、ベッド２１の面方向に対して垂直方向であるＺ軸と、をそれぞれ直線軸とする。工具ヘッド２４は、これらのＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の３軸に沿ってそれぞれ直線移動可能に設けられる。

【0018】

工具ヘッド２４の下端には、移動軸部材である工具２５が設けられている。具体的には、工具ヘッド２４の下端には、工具２５をＸ軸方向に沿うＡ軸周りに揺動するように回転させる第１回転部２６と、第１回転部２６をＺ軸方向に沿うＣ軸周りに回転させる第２回転軸２７と、が設けられている。この５軸加工機２におけるこれらのＡ軸及びＣ軸の２軸は、工具２５側に配置され、回転によってワークＷに対する工具２５の相対的な向きである工具方向を決める回転軸である。ベッド２１上には、加工対象であるワークＷを載置するテーブル２８が配置されている。テーブル２８は、ベッド２１の面方向に対して傾斜する第３回転部２９によって回転可能に設けられている。図２において、Ｓ１は、Ａ軸の回転軸を示す。Ｓ２は、Ｃ軸の回転軸を示す。Ｓ３は、傾斜回転軸である第３回転部２９の回転軸を示す。

【0019】

図３は、数値制御装置の一実施形態を説明する機能ブロック図である。この数値制御装置１００において、指令解析部１０１は、ワークＷに対して加工を行うための加工プログラムを解析し、実行形式に変換する。指令解析部１０１は、実行形式に変換した解析結果を補間部１０２に出力する。補間部１０２は、指令解析部１０１から送られた実行形式の解析結果に対して補間処理を行い、５軸加工機１、６軸加工機２の各軸に対する誤差補正を含む移動指令を生成する。補間部１０２は、生成した各軸の移動指令をパルス生成部１０３に出力する。パルス生成部１０３は、補間部１０２から送られた各軸の移動指令に基づいて、各軸を駆動するための駆動パルスを生成する。パルス生成部１０３は、生成した駆動パルスを、各軸のサーボ制御部に出力する。図３では、各軸のサーボ制御部のうち、Ａ軸のサーボ制御部１４ａ及びＣ軸のサーボ制御部１４ｂのみを示し、その他のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、傾斜回転軸の各サーボ制御部については図示を省略している。各軸のサーボ制御部は、パルス生成部１０３から送られた駆動パルスに従って各軸のモータ（図示せず）を回転させる。

【0020】

数値制御装置１００には、特異点距離算出部１０５及び回転軸抽出部１０６がさらに設けられている。特異点距離算出部１０５は、回転軸方向と工具方向とから特異点までの距離である特異点距離を算出する。詳しくは、特異点距離算出部１０５は、補間処理後の各回転軸の回転角度である回転軸方向と工具方向とを補間部１０２から受け取り、その回転軸方向と工具方向とから特異点距離を算出する。

【0021】

ここで、特異点距離について説明する。特異点距離は、回転軸方向と工具方向との外積によって求められる。図４Ａ及び図４Ｂを参照してさらに具体的に説明する。図４Ａ及び図４Ｂは、Ａ軸である回転軸Ｓ１及びＣ軸である回転軸Ｓ２の２つの回転軸を示している。Ｓｔは工具方向を示す。回転軸Ｓ１の特異点距離はｄ１で示され、回転軸Ｓ２の特異点距離はｄ２で示される。この場合において、特異点距離ｄ１及び特異点距離ｄ２は、以下によって求められる。なお、系統の特異点距離ｄ３とは、回転軸Ｓ１及び回転軸Ｓ２とを合わせた加工機全体の特異点距離である。

【数1】

【0022】

回転軸Ｓ１の特異点距離ｄ１は、回転軸Ｓ１がＡ軸周りに回転したときの工具方向Ｓｔの変化量である。回転軸Ｓ２の特異点距離ｄ２は、回転軸Ｓ２がＣ軸周りに回転したときの工具方向Ｓｔの変化量である。図４Ａにおいて、回転軸Ｓ１の特異点距離ｄ１と回転軸Ｓ２の特異点距離ｄ２とはほとんど相違がない。しかし、図４Ｂにおいて、回転軸Ｓ２の特異点距離ｄ２は、回転軸Ｓ１の特異点距離ｄ１に比べて小さい。特異点距離が小さい場合、回転軸が回転しても工具方向はほとんど変化しない。特異点は、回転軸を変化させても工具方向に影響を与えない点であるため、特異点距離の値が小さいということは、特異点までの距離が近いと判断できる。すなわち、図４Ｂに示す回転軸Ｓ２は、回転軸Ｓ１に比べて、特異点に近いと判断できる。

【0023】

特異点距離算出部１０５は、補間部１０２から送られる各回転軸の回転軸方向と工具方向とから特異点距離をそれぞれ算出した後、それらの特異点距離を回転軸抽出部１０６に出力する。

【0024】

回転軸抽出部１０６は、特異点距離算出部１０５から送られた各回転軸の特異点距離を比較することによって、２以上の回転軸の中から制御回転軸を抽出する。制御回転軸とは、工具方向を制御するために回転の制御を行う回転軸のことである。

【0025】

具体的には、回転軸抽出部１０６は、特異点距離算出部１０５から送られた各回転軸の特異点距離を、予め設定された閾値と比較することによって、２以上の回転軸のうちの閾値を超える回転軸を制御回転軸として抽出する。例えば、回転軸Ｓ１及び回転軸Ｓ２の２つの回転軸を有する５軸加工機１において、回転軸Ｓ１の特異点距離ｄ１が閾値以下であり、回転軸Ｓ２の特異点距離ｄ２が閾値を超える場合には、回転軸抽出部１０６は、回転軸Ｓ１を制御回転軸として抽出せず、回転軸Ｓ２のみを制御回転軸として抽出する。また、特異点距離ｄ３が閾値以下である場合には、回転軸Ｓ１及び回転軸Ｓ２は回転軸方向がほぼ同じになっていると考えられる。この場合、各回転軸Ｓ１，Ｓ２の角度解を一意に決定するために、回転軸Ｓ２の特異点距離ｄ２と回転軸Ｓ１の特異点距離ｄ１が閾値を超える場合には、工具に近い方の回転軸Ｓ１を制御回転軸として抽出する。回転軸抽出部１０６は、抽出した制御回転軸に関する情報をパルス生成部１０３に出力する。

【0026】

パルス生成部１０３は、回転軸抽出部１０６によって抽出された制御回転軸を基に制御回転軸を駆動する駆動パルスを生成する。具体的には、パルス生成部１０３は、図３に示すように、第１のパルス生成部１０３ａを有する。第１のパルス生成部１０３ａは、回転軸抽出部１０６によって抽出された制御回転軸が１つの場合に、回転軸抽出部１０６によって抽出された１つの制御回転軸のみについて誤差補正による補正パルスの出力を行い、回転軸抽出部１０６によって抽出されなかった回転軸については誤差補正による補正パルスの出力を一時停止する。これによって、特異点を通過する際、回転軸抽出部１０６によって抽出された１つの制御回転軸のみが、加工指令によって指令された工具方向に最も近づくように駆動される。

【0027】

例えば、回転軸Ｓ１の特異点距離ｄ１が閾値以下であり、回転軸Ｓ２の特異点距離ｄ２が閾値を超える場合、第１のパルス生成部１０３ａは、回転軸Ｓ１の誤差補正による補正パルスの出力を一時停止し、制御回転軸である回転軸Ｓ２のみを回転駆動させて誤差補正をかける。このとき、第１のパルス生成部１０３ａでは、誤差補正が可能な回転軸Ｓ２のみで、残りの誤差を最もキャンセルできる補正量を算出し、それに対応する駆動パルスを生成する。

【0028】

具体的には、第１のパルス生成部１０３ａは、まず、例えば、以下に示す回転誤差ａ，ｂ，ｃによる工具方向の誤差を算出する。

【数2】

【0029】

次に、以下に示すように、更新を一時停止した時点での回転軸Ｓ１による補正量α１を加える。

【数3】

【0030】

次に、以下に示すように、誤差補正が有効な制御回転軸である回転軸Ｓ２の補正量α２を算出する。

【数4】

【0031】

第１のパルス生成部１０３ａは、特異点を通過する際に、制御回転軸である回転軸Ｓ２について、算出した補正量α２に対応する駆動パルスを生成する。これによってＸ，Ｙ，Ｚの３軸に加えて回転軸Ｓ１，Ｓ２の２つの回転軸を用いてワークＷの加工を行う場合において、特異点を通過する際に、特異点距離が閾値よりも大きい回転軸Ｓ２のみで誤差補正を行うことによって工具方向が制御される。

【0032】

したがって、この数値制御装置１００によれば、回転軸が２軸である場合に、回転軸抽出部１０６によって抽出された制御回転軸のみによって誤差補正をかけるため、特異点の近傍において回転軸の角度の急激な変化が生じることは抑制されるとともに、任意の機械構成にも対応可能である。特異点以外では、全方向の回転誤差を補正することができるため、特定の軸周りの誤差が補正できなくなる問題はない。また、駆動パルスに制限が掛かることはないため、加工速度が低下するおそれもない。

【0033】

数値制御装置１００において、加工機が、図２に示すように、回転軸Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の３つの回転軸を有する６軸加工機２の場合は、特異点距離算出部１０５は、以下に示すように、３つの回転軸Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３の組み合わせによって、特異点距離ｄ１２，ｄ２３，ｄ３１を算出してもよい。

【数5】

【0034】

この場合には、回転軸抽出部１０６は、特異点距離算出部１０５から送られる複数の特異点距離同士を比較することによって、２以上の回転軸のうちの特異点距離が最も大きい回転軸を制御回転軸として抽出する。上述の特異点距離ｄ１２，ｄ２３，ｄ３１の場合では、回転軸抽出部１０６は、これらの特異点距離ｄ１２，ｄ２３，ｄ３１のうちで最も値が大きいいずれか１つの特異点距離を選択し、その特異点距離に対応する回転軸の組み合わせを制御回転軸として抽出する。例えば、特異点距離ｄ１２，ｄ２３，ｄ３１のうち、特異点距離ｄ１２の値が最も大きい場合、回転軸抽出部１０６は、その特異点距離ｄ１２に対応する回転軸Ｓ１，Ｓ２の２軸を制御回転軸として抽出する。

【0035】

パルス生成部１０３は、図３に示すように、第２のパルス生成部１０３ｂを有する。第２のパルス生成部１０３ｂは、回転軸抽出部１０６によって制御回転軸が２つ抽出された場合に、加工指令によって指令された工具方向に最も近づくように、２つの制御回転軸をそれぞれ駆動する駆動パルスを生成する。この場合には、３つの回転軸のうちの２つの回転軸が制御回転軸として抽出されるため、回転軸は特異点になることがない。そのため、加工精度をより向上させることができるとともに、加工時間もより短縮される。

【0036】

図５は、数値制御装置の他の実施形態を説明する機能ブロック図である。この数値制御装置１００Ａでは、パルス生成部１０３に第３のパルス生成部１０３ｃがさらに付加されている。また、回転軸抽出部１０６は、制御回転軸に加えて、特異点回転軸を抽出するように構成される。その他の構成は、図３に示す数値制御装置１００と同一構成であるため、それらについての詳細な説明は省略する。

【0037】

回転軸抽出部１０６は、特異点距離と閾値とを比較した場合に、特異点距離が閾値以内である回転軸を特異点回転軸として抽出する。すなわち、例えば、回転軸が回転軸Ｓ１と回転軸Ｓ２の２軸であり、回転軸Ｓ１の特異点距離ｄ１が閾値を超える場合に、回転軸抽出部１０６は、特異点距離ｄ１が閾値を超える１つの回転軸Ｓ１のみを制御回転軸として抽出する。その際に、回転軸抽出部１０６は、制御回転軸として抽出されなかったもう１つの回転軸Ｓ２を、特異点距離ｄ２が閾値以内である特異点回転軸として抽出する。パルス生成部１０３の第３のパルス生成部１０３ｃは、特異点を通過する際に、回転軸抽出部１０６によって抽出された特異点回転軸に対して、制御回転軸に対する駆動パルスとは異なり、予め指定された角度まで回転させるように駆動する駆動パルスを生成する。

【0038】

この特異点回転軸の駆動について、図６Ａ及び図６Ｂを用いて説明する。図６Ａ及び図６Ｂは、特異点回転軸を制御した際の工具方向Ｓｙ，Ｓｘを示している。中心点が特異点である。特異点を中心とする円が、回転軸抽出部１０６において制御回転軸を抽出する際に特異点距離と比較される閾値を示している。制御回転軸として抽出されなかった特異点回転軸は、特異点を挟んで閾値の範囲外に配置される指令始点から指令終点に亘って工具方向を移動させる。

【0039】

図６Ａは、特異点回転軸を第３のパルス生成部１０３ｃによって制御しない場合を示している。この場合において、工具方向は、制御の始点から終点に向けて閾値内の範囲を移動する過程で特異点を通過する。このとき、回転軸が急激に変化する場合がある。これに対して、第３のパルス生成部１０３ｃは、図６Ｂに示すように、回転軸Ｓ２の特異点距離ｄ２が閾値以内に入って特異点回転軸になったときに、予め指定された角度で回転するように特異点回転軸の回転を制御する。予め指定された角度は、特異点回転軸として抽出された回転軸（ここでは回転軸Ｓ２）の最大許容角度よりも小さい角度である。第３のパルス生成部１０３ｃは、特異点回転軸を、予め指定された角度ずつ回転させる。これによって、特異点回転軸は、閾値内に入った時点で緩やかに回転を開始し、特異点を避けて終点に至るように工具方向を移動させる。

【0040】

具体的には、第３のパルス生成部１０３ｃは、指令終点工具方向を指令解析部１０１から取得する。その後、第３のパルス生成部１０３ｃは、取得した工具方向から、特異点回転軸の指令終点角度Ｃｅを算出する。さらに、第３のパルス生成部１０３ｃは、特異点回転軸の現在角度Ｃｎを補間部１０２から取得する。その後、第３のパルス生成部１０３ｃは、パラメータ設定から特異点回転軸を回転させるための駆動パルスの最大許容値である最大回転パルスδＣｍａｘを算出する。

【0041】

特異点距離算出部１０５では、特異点回転軸について、指令終点における特異点距離が算出される。回転軸抽出部１０６では、特異点回転軸の指令終点における特異点距離が閾値を超えることを確認する。このとき、回転軸抽出部１０６は、特異点回転軸の指令終点における特異点距離が閾値を超えることを確認した場合は、現在の特始点回転軸の特異点距離が閾値以内であることを確認する。

【0042】

現在の特始点回転軸の特異点距離が閾値以内である場合には、第３のパルス生成部１０３ｃは、指令値の間を補間した補間指令値に関わらず、特異点回転軸を以下に示すように回転させる駆動パルスを生成する。

【0043】

Ｃｅ−Ｃｎ＞０の場合
ａ．Ｃｅ−Ｃｎ＞δＣｍａｘの場合、特異点回転軸をδＣｍａｘ回転させる。
ｂ．Ｃｅ−Ｃｎ＜δＣｍａｘの場合、特異点回転軸をＣｅ−Ｃｎ回転させる。
Ｃｅ−Ｃｎ＜０の場合
ａ．−（Ｃｅ−Ｃｎ）＞δＣｍａｘの場合、特異点回転軸を−δＣｍａｘ回転させる。
ｂ．−（Ｃｅ−Ｃｎ）＜δＣｍａｘの場合、特異点回転軸をＣｅ−Ｃｎ回転させる。

【0044】

これによれば、特異点回転軸は、図６Ｂにおいて破線で示すように、閾値内に入った時点で緩やかに回転を開始し、特異点を避けて終点に至るように工具方向を移動させる。そのため、ワークＷの面品位を低下させる回転軸の急激な角度変化が避けられる。

【0045】

なお、以上の実施形態では、移動軸部材として、５軸加工機１及び６軸加工機２においてワークＷに対して加工を行う工具１５，２５を例示した。しかし、移動軸部材は、軸の長さ方向が示す方向である指示方向が数値制御装置によって制御される移動可能な軸部材であればよく、工具１５，２５に限定されない。移動軸部材は、例えば、加工機に設けられるプローブ（図示せず）等であってもよい。

【0046】

以上の実施形態では、特異点距離算出部１０５は、ワークＷに対する加工指令に基づく２以上の回転軸のそれぞれの回転軸方向と工具方向とから、特異点距離をそれぞれ算出するように構成される。しかし、特異点距離算出部１０５は、加工指令以外の動作指令、例えば機械の移動指令等の動作指令に基づく２以上の回転軸のそれぞれの回転軸方向と移動軸部材の軸の指示方向とから、特異点距離をそれぞれ算出するように構成されてもよい。

【符号の説明】

【0047】

１００，１００Ａ 数値制御装置
１０５ 特異点距離算出部
１０６ 回転軸抽出部
１０３ パルス生成部
１０３ａ 第１のパルス生成部
１０３ｂ 第２のパルス生成部
１０３ｃ 第３のパルス生成部
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３ 回転軸
Ｓｔ 工具方向
Ｗ ワーク

【要約】

特異点の近傍において回転軸の角度の急激な変化を抑制でき、任意の機械構成にも対応できる数値制御装置を提供する。２以上の回転軸によって移動軸部材の軸の指示方向を数値制御する数値制御装置であって、動作指令に基づく２以上の回転軸の回転軸方向と指示方向とから特異点距離をそれぞれ算出する特異点距離算出部と、特異点距離算出部によって算出された特異点距離に基づいて、指示方向を制御する制御回転軸を抽出する回転軸抽出部と、回転軸抽出部によって抽出された制御回転軸を基に制御回転軸を駆動するパルスの生成を行うパルス生成部とを備え、回転軸抽出部は、特異点距離と予め設定された閾値とを比較することによって閾値を超える回転軸を制御回転軸として抽出し、又は、特異点距離同士を比較することによって特異点距離が大きい回転軸を制御回転軸として抽出する。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6A】

【図6B】