特許 7460750 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(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-03-25

(45)【発行日】2024-04-02

(54)【発明の名称】数値制御装置

(51)【国際特許分類】

   G05B 19/4103 20060101AFI20240326BHJP

   G05B 19/4093 20060101ALI20240326BHJP

【ＦＩ】

G05B19/4103 D

G05B19/4093 P

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2022505185

(86)(22)【出願日】2021-02-26

(86)【国際出願番号】 JP2021007452

(87)【国際公開番号】W WO2021177180

(87)【国際公開日】2021-09-10

【審査請求日】2022-11-21

(31)【優先権主張番号】P 2020037012

(32)【優先日】2020-03-04

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(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】村上 大樹

【審査官】山本 忠博

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－０８２８５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１２０５４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－３０１２３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０２７４１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１２／０５６５５４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平０９－２６５３１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０１－３１６１８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００９－５４５８２６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０５Ｂ １９／４１０３

Ｇ０５Ｂ １９／４０９３

Ｂ２３Ｑ １５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

読み込んだ加工プログラムに基づいて、工作機械が有する工具の先端点の経路を示す先端点列を生成する加工プログラム読込部と、
前記加工プログラム読込部で生成された前記先端点列を補間する補間制御部と、
前記補間制御部で補間された前記先端点列を座標変換して、前記工具の位置を定める制御点の経路を示す制御点列を得るキネマティック変換部と、
前記キネマティック変換部で得られた前記制御点列に対して所定のパラメータでスムージング処理を行い、平滑化するスムージング適用部と、
前記スムージング適用部で平滑化された前記制御点列に基づいて、前記工作機械の駆動を制御する駆動制御部と、を備え、
前記スムージング適用部は、
該スムージング適用部で平滑化された前記制御点列を座標変換して、平滑化された前記先端点列を得る逆キネマティック変換部と、
前記キネマティック変換部で座標変換される前の前記先端点列と、前記逆キネマティック変換部で得られた、平滑化された前記先端点列と、の差の最大値が、予め設定された閾値以下であるか否かのチェックを行うトレランスチェック部と、を有し、かつ、
数値計算により、前記差の最大値が前記閾値以下となるように前記所定のパラメータを決定する、数値制御装置。

【請求項2】

読み込んだ加工プログラムに基づいて、工作機械が有する工具の先端点の経路を示す先端点列を生成する加工プログラム読込部と、
前記加工プログラム読込部で生成された前記先端点列を座標変換して、前記工具の位置を定める制御点の経路を示す制御点列を得るキネマティック変換部と、
前記キネマティック変換部で得られた前記制御点列に対して所定のパラメータでスムージング処理を行い、平滑化するスムージング適用部と、
前記スムージング適用部で平滑化された前記制御点列を補間する補間制御部と、
前記補間制御部で補間された前記制御点列に基づいて、前記工作機械の駆動を制御する駆動制御部と、を備え、
前記スムージング適用部は、
該スムージング適用部で平滑化された前記制御点列を座標変換して、平滑化された前記先端点列を得る逆キネマティック変換部と、
前記キネマティック変換部で座標変換される前の前記先端点列と、前記逆キネマティック変換部で得られた、平滑化された前記先端点列と、の差の最大値が、予め設定された閾値以下であるか否かのチェックを行うトレランスチェック部と、を有し、かつ、
数値計算により、前記差の最大値が前記閾値以下となるように前記所定のパラメータを決定する、数値制御装置。

【請求項3】

前記トレランスチェック部は、前記スムージング適用部で平滑化される前の前記制御点列と、前記スムージング適用部で平滑化された前記制御点列と、の差の最大値が、予め設定された閾値以下であるか否かのチェックを行う、請求項１又は２に記載の数値制御装置。

【請求項4】

読み込んだ加工プログラムに基づいて、工作機械が有する工具の先端点の経路を示す先端点列を生成する加工プログラム読込部と、
前記加工プログラム読込部で生成された前記先端点列を補間する補間制御部と、
前記補間制御部で補間された前記先端点列を座標変換して、前記工具の位置を定める制御点の経路を示す制御点列を得るキネマティック変換部と、
前記キネマティック変換部で得られた前記制御点列に対して所定のパラメータでスムージング処理を行い、平滑化するスムージング適用部と、
前記スムージング適用部で平滑化された前記制御点列に基づいて、前記工作機械の駆動を制御する駆動制御部と、を備え、
前記スムージング適用部は、
該スムージング適用部で平滑化された前記制御点列を座標変換して、平滑化された前記先端点列を得る逆キネマティック変換部と、
前記キネマティック変換部で座標変換される前の前記先端点列と、前記逆キネマティック変換部で得られた、平滑化された前記先端点列と、の差の最大値が、予め設定された閾値となるように解析的に前記所定のパラメータを決定する、数値制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、数値制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、工作機械の数値制御装置において、ワークに接する工具の先端点で与えられる経路をスムージング（平滑化）する技術が採用されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、スムージングする技術として、ベジェ曲線、Ｂ－スプライン曲線、ＮＵＲＢＳ曲線、単純平均、加重平均等の周知技術が開示されている。これらの周知技術では、スムージングの後にトレランス（許容度）のチェックを行い、トレランスオーバの場合（トレランスが守られていない場合）、パラメータを変更してトレランス以内とすることで、パラメータの調整が行われる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１８－０７３０９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記の周知技術においては、工具の位置を定める制御点とは異なる先端点で与えられる経路をスムージングしているため、スムージングした経路の座標変換（先端点の座標系→制御点の座標系）を行う必要がある。この結果、制御点で与えられる経路が滑らかではない場合がある。この場合、工作機械の動作に減速が発生し、サイクルタイムの低下や加工面品位の低下が発生することになる。

【0005】

従って、サイクルタイム及び加工面品質を向上することができる数値制御装置の提供が望まれる。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様は、読み込んだ加工プログラムに基づいて、工作機械が有する工具の先端点の経路を示す先端点列を生成する加工プログラム読込部と、前記加工プログラム読込部で生成された前記先端点列を補間する補間制御部と、前記補間制御部で補間された前記先端点列を座標変換して、前記工具の位置を定める制御点の経路を示す制御点列を得るキネマティック変換部と、前記キネマティック変換部で得られた前記制御点列に対して所定のパラメータでスムージング処理を行い、平滑化するスムージング適用部と、前記スムージング適用部で平滑化された前記制御点列に基づいて、前記工作機械の駆動を制御する駆動制御部と、を備えている数値制御装置である。

【発明の効果】

【0007】

本開示の一態様によれば、サイクルタイム及び加工面品位を向上することができる数値制御装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１実施形態に係る数値制御装置の機能構成を示すブロック図である。

【図2】第１実施形態に係る数値制御装置の制御対象である工作機械が有する工具の経路を示す概略図である。

【図3】第１実施形態に係る数値制御装置で実行される処理を説明するフローチャートである。

【図4】第２実施形態に係る数値制御装置の機能構成を示すブロック図である。

【図5】第２実施形態に係る数値制御装置で実行される処理を説明するフローチャートである。

【図6】第３実施形態に係る数値制御装置の機能構成を示すブロック図である。

【図7】第３実施形態に係る数値制御装置で実行される処理を説明するフローチャートである。

【図8】第４実施形態に係る数値制御装置の機能構成を示すブロック図である。

【図9】第４実施形態に係る数値制御装置で実行される処理を説明するフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照して、実施形態に係る数値制御装置１，２，３，４について説明する。なお、第２実施形態以降の実施形態の説明において、他の実施形態と共通する構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。

【0010】

［第１実施形態］
まず、図１及び図２を用いて、数値制御装置１の構成について説明する。図１は、数値制御装置１の機能構成を示すブロック図である。図２は、数値制御装置１の制御対象である工作機械Ａが有する工具Ｔの経路を示す概略図である。

【0011】

図１に示す数値制御装置１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算処理手段（図示省略）と、演算処理手段がプログラムを実行する上で一時的に必要とされるデータを格納するためのＲＡＭ（Random Access Memory）といった主記憶手段（図示省略）と、加工プログラムＰ等の各種プログラムを格納するＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）等の補助記憶手段（図示省略）と、キーボード等の入力手段（図示省略）と、モニタ等の出力手段（図示省略）と、工作機械Ａと通信する通信手段（図示省略）と、等を備えている。

【0012】

数値制御装置１が備えているＣＰＵ（図示省略）は、各種プログラムを実行することによって、加工プログラム読込部１０、補間制御部１１、キネマティック変換部１２、スムージング適用部１３、駆動制御部１４等の各種機能を実現する。

【0013】

加工プログラム読込部１０は、読み込んだ加工プログラムＰに基づいて、工作機械Ａが有する工具Ｔ（図２参照）の先端点の経路を示す先端点列Ｐ_ｔｃｐ（ｔ）を生成する。先端点列Ｐ_ｔｃｐ（ｔ）は、直線や円弧やパラメトリック曲線等で表された経路をパラメトリック曲線で表現したものである。この先端点列Ｐ_ｔｃｐ（ｔ）は、例えば工作機械Ａが５軸加工機の場合、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸座標値と回転軸Ｂ，Ｃの座標値からなる５次元ベクトルである。ｔは、パラメトリック曲線のパラメータである。

【0014】

補間制御部１１は、加工プログラム読込部１０で生成された先端点列Ｐ_ｔｃｐ（ｔ）を補間する。

【0015】

キネマティック変換部１２は、補間制御部１１で補間された先端点列Ｐ_ｔｃｐ（ｔ）を座標変換（キネマティック変換）して、工具Ｔ（図２参照）の位置を定める制御点の経路を示す制御点列Ｐ_ｍｃｎ（ｔ）を得る。Ｐ_ｍｃｎ（ｔ）は、Ｐ_ｍｃｎ（ｔ）＝Ｍ・Ｐ_{ｔｃ ｐ}（ｔ）と表すことができる。このＰ_ｍｃｎ（ｔ）は、例えば工作機械Ａが５軸加工機の場合、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸座標値と回転軸Ｂ，Ｃの座標値からなる５次元ベクトルである。Ｍは、キネマティック変換を行う変換行列である。

【0016】

スムージング適用部１３は、キネマティック変換部１２で得られた制御点列Ｐ_ｍｃｎ（ｔ）に対して所定のパラメータｕでスムージング処理を行い、平滑化する。これにより、平滑化された制御点列Ｑ_ｍｃｎ（ｔ）を得る。Ｑ_ｍｃｎ（ｔ）は、Ｑ_ｍｃｎ（ｔ）＝Ｓ（ｕ）・Ｐ_ｍｃｎ（ｔ）＝Ｓ（ｕ）・Ｍ・Ｐ_ｔｃｐ（ｔ）と表すことができる。所定のパラメータｕは、スムージングの強度を表す変数である。Ｓは、スムージング処理を行うための演算である。Ｓ（ｕ）は、ｕ＝０のとき、スムージング処理をせず、ｕが大きくなるほどスムージング処理の効果が増大し、経路が滑らかになる反面、元の経路からの乖離量が大きくなる。例えば、Ｓが線形フィルタの場合、その時定数がｕに相当する。ｕは固定値でもよいし、ｕ（ｔ）のようにパラメータｔに依存してもよい。ｕがパラメータｔに依存することで、例えば、コーナ部分ではスムージング処理の効果を抑え、自由曲線部ではスムージング処理の効果を大きくすることが可能になる。

【0017】

具体的に、スムージング適用部１３は、逆キネマティック変換部１３０と、トレランスチェック部１３１と、を有しており、数値計算により所定のパラメータｕを決定する。

【0018】

逆キネマティック変換部１３０は、スムージング適用部１３で平滑化された制御点列Ｑ_ｍｃｎ（ｔ）を座標変換（逆キネマティック変換）して、平滑化された先端点列Ｑ_ｔｃｐ（ｔ）を得る。Ｑ_ｔｃｐ（ｔ）は、Ｑ_ｔｃｐ（ｔ）＝Ｍ^－１・Ｑ_ｍｃｎ（ｔ）＝Ｍ^－１・Ｓ（ｕ）・Ｐ_ｍｃｎ（ｔ）＝Ｍ^－１・Ｓ（ｕ）・Ｍ・Ｐ_ｔｃｐ（ｔ）と表すことができる。Ｍ^－１は、逆キネマティック変換を行う変換行列であり、Ｍの逆変換を行う変換行列である。

【0019】

トレランスチェック部１３１は、キネマティック変換部１２で座標変換される前の先端点列Ｐ_ｔｃｐ（ｔ）と、逆キネマティック変換部１３０で得られた、平滑化された先端点列Ｑ_ｔｃｐ（ｔ）と、の差に基づいて、トレランスチェックを行う。Ｐ_ｔｃｐ（ｔ）とＱ_ｔｃｐ（ｔ）との差ｄ（ｔ）は、ｄ（ｔ）＝｜Ｑ_ｔｃｐ（ｔ）－Ｐ_ｔｃｐ（ｔ）｜と表すことができる。ｄ（ｔ）の最大値をｄ_Ｍａｘとすると共に、予め設定されているトレランスをＴ_ｔｃｐとして、ｄ_Ｍａｘ≦Ｔ_ｔｃｐを満たすｕの最大値（最大のスムージング強度の値）を算出する。これにより、乖離量がＴ_ｔｃｐ以内であり、かつ、スムージング処理された滑らかな経路を得ることができる。

【0020】

駆動制御部１４は、平滑化された制御点列Ｑ_ｍｃｎ（ｔ）に基づいて、工作機械Ａの駆動を制御する。具体的に、駆動制御部１４は、平滑化された制御点列Ｑ_ｍｃｎ（ｔ）に基づいて、工作機械Ａが備えているサーボＡ１及び主軸Ａ２を駆動するサーボ駆動部（不図示）及び主軸駆動部（不図示）を制御する。

【0021】

次に、図３を用いて、数値制御装置１で実行される処理について説明する。図３は、数値制御装置１で実行される処理を説明するフローチャートである。

【0022】

図３に示すように、数値制御装置１で実行される処理は、加工プログラム読込工程Ｓ１０と、補間制御工程Ｓ１１と、キネマティック変換工程Ｓ１２と、スムージング強度設定工程Ｓ１３と、スムージング適用工程Ｓ１４と、逆キネマティック変換工程Ｓ１５と、トレランスチェック工程Ｓ１６と、駆動制御工程Ｓ１８と、を備えている。

【0023】

加工プログラム読込工程Ｓ１０では、読み込んだ加工プログラムＰに基づいて、工作機械Ａが有する工具Ｔの先端点の経路を示す先端点列Ｐ_ｔｃｐ（ｔ）を生成する。

【0024】

補間制御工程Ｓ１１では、加工プログラム読込工程Ｓ１０で生成された先端点列Ｐ_{ｔｃ ｐ}（ｔ）を補間する。

【0025】

キネマティック変換工程Ｓ１２では、補間制御工程Ｓ１１で補間された先端点列Ｐ_{ｔｃ ｐ}（ｔ）を座標変換して、工具Ｔの位置を求める制御点の経路を示す制御点列Ｐ_ｍｃｎ（ｔ）を得る。

【0026】

スムージング強度設定工程Ｓ１３では、スムージング強度の値であるパラメータｕを設定する。最初は小さい値を設定し、徐々に設定する値を大きくしていく。

【0027】

スムージング適用工程Ｓ１４では、キネマティック変換部１２で得られた制御点列Ｐ_{ｍ ｃｎ}（ｔ）に対して、前工程で得られたパラメータｕでスムージング処理を行い、平滑化する。

【0028】

逆キネマティック変換工程Ｓ１５では、スムージング適用工程Ｓ１４で平滑化された制御点列Ｑ_ｍｃｎ（ｔ）を座標変換して、平滑化された先端点列Ｑ_ｔｃｐ（ｔ）を得る。

【0029】

トレランスチェック工程Ｓ１６では、キネマティック変換工程Ｓ１２で座標変換される前の先端点列Ｐ_ｔｃｐ（ｔ）と、逆キネマティック変換工程Ｓ１５で得られた、平滑化された先端点列Ｑ_ｔｃｐ（ｔ）と、の差に基づいて、トレランスチェックを行う。

【0030】

Ｓ１７での判別結果に応じて工程Ｓ１３～Ｓ１６を繰り返し実行することで、ｄ_Ｍａｘ≦Ｔ_ｔｃｐを満たすｕの最大値を数値計算により算出し、ｕの最大値でスムージング処理が行われた制御点列Ｑ_ｍｃｎ（ｔ）を得る。

【0031】

駆動制御工程Ｓ１８では、最終的に得られた制御点列Ｑ_ｍｃｎ（ｔ）に基づいて、工作機械Ａの駆動を制御する。

【0032】

このように、数値制御装置１は、読み込んだ加工プログラムＰに基づいて、工作機械Ａが有する工具Ｔの先端点の経路を示す先端点列Ｐ_ｔｃｐ（ｔ）を生成する加工プログラム読込部１０と、加工プログラム読込部１０で生成された先端点列Ｐ_ｔｃｐ（ｔ）を補間する補間制御部１１と、補間制御部１１で補間された先端点列Ｐ_ｔｃｐ（ｔ）を座標変換して、工具Ｔの位置を定める制御点の経路を示す制御点列Ｐ_ｍｃｎ（ｔ）を得るキネマティック変換部１２と、キネマティック変換部１２で得られた制御点列Ｐ_ｍｃｎ（ｔ）に対して所定のパラメータｕでスムージング処理を行い、平滑化するスムージング適用部１３と、スムージング適用部１３で平滑化された制御点列Ｑ_ｍｃｎ（ｔ）に基づいて、工作機械Ａの駆動を制御する駆動制御部１４と、を備えている。

【0033】

また、数値制御装置１において、スムージング適用部１３は、当該スムージング適用部１３で平滑化された制御点列Ｑ_ｍｃｎ（ｔ）を座標変換して、平滑化された先端点列Ｑ_{ｔ ｃｐ}（ｔ）を得る逆キネマティック変換部１３０と、キネマティック変換部１２で座標変換される前の先端点列Ｐ_ｔｃｐ（ｔ）と、逆キネマティック変換部１３０で得られた、平滑化された先端点列Ｑ_ｔｃｐ（ｔ）と、の差に基づいて、トレランスのチェックを行うトレランスチェック部１３１と、を有し、数値計算により所定のパラメータｕを決定することが好ましい。

【0034】

本実施形態に係る数値制御装置１によれば、制御点にスムージングがかかることにより、軸の動作が滑らかとなる。これにより、制御点が急激に動作することが抑制されるため、サイクルタイム及び加工面品位を向上することができる。

【0035】

［第２実施形態］
次に、図４を用いて、数値制御装置２の構成について説明する。図４は、数値制御装置２の機能構成を示すブロック図である。本実施形態は、数値計算により所定のパラメータｕを決定するスムージング適用部１３に代えて、解析的に所定のパラメータｕを決定するスムージング適用部２３を備えている点で第１実施形態と相違する。

【0036】

図４に示すように、数値制御装置２が備えているＣＰＵ（図示省略）は、各種プログラムを実行することによって、スムージング適用部２３等の各種機能を実現する。

【0037】

スムージング適用部２３は、キネマティック変換部１２で得られた制御点列Ｐ_ｍｃｎ（ｔ）に対して所定のパラメータｕでスムージング処理を行い、平滑化する。なお、スムージング適用部２３は、解析的に所定のパラメータｕを決定する。即ち、スムージング適用部２３は、ｄ_Ｍａｘ＝Ｔ_ｔｃｐを満たすｕを算出する。

【0038】

次に、図５を用いて、数値制御装置２で実行される処理について説明する。図５は、数値制御装置２で実行される処理を説明するフローチャートである。

【0039】

図５に示すように、数値制御装置２で実行される処理は、加工プログラム読込工程Ｓ１０と、補間制御工程Ｓ１１と、キネマティック変換工程Ｓ１２と、スムージング強度算出工程Ｓ２３と、スムージング適用工程Ｓ１４と、駆動制御工程Ｓ１８と、を備えている。

【0040】

スムージング強度算出工程Ｓ２３では、スムージング強度の値であるパラメータｕ（ｄ_Ｍａｘ＝Ｔ_ｔｃｐを満たすｕ）を算出する。
なお、他の工程は、第１実施形態と同様である。

【0041】

このように、数値制御装置２は、読み込んだ加工プログラムＰに基づいて、工作機械Ａが有する工具Ｔの先端点の経路を示す先端点列Ｐ_ｔｃｐ（ｔ）を生成する加工プログラム読込部１０と、加工プログラム読込部１０で生成された先端点列Ｐ_ｔｃｐ（ｔ）を補間する補間制御部１１と、補間制御部１１で補間された先端点列Ｐ_ｔｃｐ（ｔ）を座標変換して、工具Ｔの位置を定める制御点の経路を示す制御点列Ｐ_ｍｃｎ（ｔ）を得るキネマティック変換部１２と、キネマティック変換部１２で得られた制御点列Ｐ_ｍｃｎ（ｔ）に対して所定のパラメータｕでスムージング処理を行い、平滑化するスムージング適用部２３と、スムージング適用部２３で平滑化された制御点列Ｑ_ｍｃｎ（ｔ）に基づいて、工作機械Ａの駆動を制御する駆動制御部１４と、を備えている。

【0042】

また、数値制御装置２において、スムージング適用部２３は、解析的に所定のパラメータｕを決定することが好ましい。

【0043】

本実施形態に係る数値制御装置２によれば、制御点にスムージングがかかることにより、軸の動作が滑らかとなる。これにより、制御点が急激に動作することが抑制されるため、サイクルタイム及び加工面品位を向上することができる。

【0044】

［第３実施形態］
次に、図６を用いて、数値制御装置３の構成について説明する。図６は、数値制御装置３の機能構成を示すブロック図である。本実施形態は、キネマティック変換する前に先端点列Ｐ_ｔｃｐ（ｔ）を補間することに代えて、スムージング処理が行われた制御点列Ｑ_{ｍ ｃｎ}（ｔ）を補間する点で第１実施形態と相違する。

【0045】

図６に示すように、数値制御装置３が備えているＣＰＵ（図示省略）は、各種プログラムを実行することによって、加工プログラム読込部１０、キネマティック変換部１２、スムージング適用部１３、補間制御部１１、駆動制御部１４等の各種機能を実現する。

【0046】

キネマティック変換部１２は、加工プログラム読込部１０で生成された先端点列Ｐ_{ｔｃ ｐ}（ｔ）を座標変換して、工具Ｔ（図２参照）の位置を定める制御点の経路を示す制御点列Ｐ_ｍｃｎ（ｔ）を得る。

【0047】

補間制御部１１は、スムージング適用部１３で平滑化された制御点列Ｑ_ｍｃｎ（ｔ）を補間する。

【0048】

駆動制御部１４は、補間された制御点列Ｑ_ｍｃｎ（ｔ）に基づいて、工作機械Ａの駆動を制御する。

【0049】

次に、図７を用いて、数値制御装置３で実行される処理について説明する。図７は、数値制御装置３で実行される処理を説明するフローチャートである。

【0050】

図７に示すように、数値制御装置３で実行される処理は、加工プログラム読込工程Ｓ１０と、キネマティック変換工程Ｓ１２と、スムージング強度設定工程Ｓ１３と、スムージング適用工程Ｓ１４と、逆キネマティック変換工程Ｓ１５と、トレランスチェック工程Ｓ１６と、補間制御工程Ｓ１１と、駆動制御工程Ｓ１８と、を備えている。

【0051】

キネマティック変換工程Ｓ１２では、加工プログラム読込工程Ｓ１０で生成された先端点列Ｐ_ｔｃｐ（ｔ）を座標変換して、工具Ｔの位置を求める制御点の経路を示す制御点列Ｐ_ｍｃｎ（ｔ）を得る。

【0052】

補間制御工程Ｓ１１では、最終的に得られた制御点列Ｑ_ｍｃｎ（ｔ）を補間する。

【0053】

駆動制御工程Ｓ１８では、補間制御工程Ｓ１１で補間された制御点列Ｑ_ｍｃｎ（ｔ）に基づいて、工作機械Ａの駆動を制御する。
なお、他の工程は、第１実施形態と同様である。

【0054】

このように、数値制御装置３は、読み込んだ加工プログラムＰに基づいて、工作機械Ａが有する工具Ｔの先端点の経路を示す先端点列Ｐ_ｔｃｐ（ｔ）を生成する加工プログラム読込部１０と、加工プログラム読込部１０で生成された先端点列Ｐ_ｔｃｐ（ｔ）を座標変換して、工具Ｔの位置を定める制御点の経路を示す制御点列Ｐ_ｍｃｎ（ｔ）を得るキネマティック変換部１２と、キネマティック変換部１２で得られた制御点列Ｐ_ｍｃｎ（ｔ）に対して所定のパラメータｕでスムージング処理を行い、平滑化するスムージング適用部１３と、スムージング適用部１３で平滑化された制御点列Ｑ_ｍｃｎ（ｔ）を補間する補間制御部１１と、補間制御部１１で補間された制御点列Ｑ_ｍｃｎ（ｔ）に基づいて、工作機械Ａの駆動を制御する駆動制御部１４と、を備えている。

【0055】

また、数値制御装置３において、スムージング適用部１３は、当該当該スムージング適用部１３で平滑化された制御点列Ｑ_ｍｃｎ（ｔ）を座標変換して、平滑化された先端点列Ｑ_ｔｃｐ（ｔ）を得る逆キネマティック変換部１３０と、キネマティック変換部１２で座標変換される前の先端点列Ｐ_ｔｃｐ（ｔ）と、逆キネマティック変換部１３０で得られた、平滑化された先端点列Ｑ_ｔｃｐ（ｔ）と、の差に基づいて、トレランスのチェックを行うトレランスチェック部１３１と、を有し、数値計算により所定のパラメータｕを決定することが好ましい。

【0056】

本実施形態に係る数値制御装置３によれば、制御点にスムージングがかかることにより、軸の動作が滑らかとなる。これにより、制御点が急激に動作することが抑制されるため、サイクルタイム及び加工面品位を向上することができる。

【0057】

［第４実施形態］
次に、図８を用いて、数値制御装置４の構成について説明する。図８は、数値制御装置４の機能構成を示すブロック図である。本実施形態は、数値計算により所定のパラメータｕを決定するスムージング適用部１３に代えて、解析的に所定のパラメータｕを決定するスムージング適用部２３を備えている点で第３実施形態と相違する。

【0058】

図８に示すように、数値制御装置４が備えているＣＰＵ（図示省略）は、各種プログラムを実行することによって、スムージング適用部２３等の各種機能を実現する。

【0059】

次に、図９を用いて、数値制御装置４で実行される処理について説明する。図９は、数値制御装置４で実行される処理を説明するフローチャートである。

【0060】

図９に示すように、数値制御装置４で実行される処理は、加工プログラム読込工程Ｓ１０と、キネマティック変換工程Ｓ１２と、スムージング強度算出工程Ｓ２３と、スムージング適用工程Ｓ１４と、補間制御工程Ｓ１１と、駆動制御工程Ｓ１８と、を備えている。各工程の処理内容については上述した通りである。

【0061】

このように、数値制御装置４は、読み込んだ加工プログラムＰに基づいて、工作機械Ａが有する工具Ｔの先端点の経路を示す先端点列Ｐ_ｔｃｐ（ｔ）を生成する加工プログラム読込部１０と、加工プログラム読込部１０で生成された先端点列Ｐ_ｔｃｐ（ｔ）を座標変換して、工具Ｔの位置を定める制御点の経路を示す制御点列Ｐ_ｍｃｎ（ｔ）を得るキネマティック変換部１２と、キネマティック変換部１２で得られた制御点列Ｐ_ｍｃｎ（ｔ）に対して所定のパラメータｕでスムージング処理を行い、平滑化するスムージング適用部２３と、スムージング適用部２３で平滑化された制御点列Ｑ_ｍｃｎ（ｔ）を補間する補間制御部１１と、補間制御部１１で補間された制御点列Ｑ_ｍｃｎ（ｔ）に基づいて、工作機械Ａの駆動を制御する駆動制御部１４と、を備えている。

【0062】

また、数値制御装置４において、スムージング適用部２３は、解析的に所定のパラメータｕを決定することが好ましい。

【0063】

本実施形態に係る数値制御装置４によれば、制御点にスムージングがかかることにより、軸の動作が滑らかとなる。これにより、制御点が急激に動作することが抑制されるため、サイクルタイム及び加工面品位を向上することができる。

【0064】

なお、本開示は、上記各実施形態に限定されるものではなく、種々の変更及び変形が可能である。

【0065】

例えば、上記各実施形態とは異なる方法でｄ_Ｍａｘを求めるようにしてもよい。例えば、Ｐ_ｔｃｐ（ｔ_１）とＱ_ｔｃｐ（ｔ_２）との差ｄ（ｔ_１，ｔ_２）は、ｄ（ｔ_１，ｔ_２）＝｜Ｑ_ｔｃｐ（ｔ_２）－Ｐ_ｔｃｐ（ｔ_１）｜と表すことができる。任意のｔ_１において、ｄ（ｔ_１，ｔ_２）が最小となるｔ_２を求め、そのときのｄの値をｄ_＿ｍｉｎ（ｔ_１）とする。即ち、Ｐ_ｔｃｐ（ｔ_１）とＱ_ｔｃｐ（ｔ_１）との差ｄが最小とはならない場合があるからである。そして、ｄ_＿ｍｉｎ（ｔ_１）が最大となるｔ_１を求め、そのときのｄ_＿ｍｉｎの値をｄ_Ｍａｘとする。

【0066】

また、上記第１及び第３実施形態では、先端点列Ｐ_ｔｃｐ（ｔ）と先端点列Ｑ_ｔｃｐ（ｔ）との差ｄ（ｔ）＝｜Ｑ_ｔｃｐ（ｔ）－Ｐ_ｔｃｐ（ｔ）｜に基づいてトレランスＴ_{ｔｃ ｐ}のチェックを行い、ｄ_Ｍａｘ≦Ｔ_ｔｃｐを満たすｕの最大値（最大のスムージング強度の値）を算出したが、これに代えて、先端点列Ｐ_ｔｃｐ（ｔ）と先端点列Ｑ_ｔｃｐ（ｔ）との差ｄ_ｔｃｐ（ｔ）＝｜Ｑ_ｔｃｐ（ｔ）－Ｐ_ｔｃｐ（ｔ）｜に基づいてトレランスＴ_{ｔ ｃｐ}のチェックを行うと共に、制御点列Ｐ_ｍｃｎ（ｔ）と制御点列Ｑ_ｍｃｎ（ｔ）との差ｄ_ｍｃｎ（ｔ）＝｜Ｑ_ｍｃｎ（ｔ）－Ｐ_ｍｃｎ（ｔ）｜に基づいてトレランスＴ_ｍｃｎのチェックを行い、ｄ_{ｔｃｐ＿Ｍａｘ}≦Ｔ_ｔｃｐ及びｄ_{ｍｃｎ＿Ｍａｘ}≦Ｔ_ｍｃｎを同時に満たすようなｕの最大値（最大のスムージング強度の値）を算出するようにしてもよい。

【0067】

この場合、トレランスチェック部１３１は、キネマティック変換部１２で座標変換される前の先端点列Ｐ_ｔｃｐ（ｔ）と、逆キネマティック変換部１３０で得られた、平滑化された先端点列Ｑ_ｔｃｐ（ｔ）と、の差ｄ_ｔｃｐ（ｔ）に基づくだけでなく、スムージング適用部１３で平滑化される前の制御点列Ｐ_ｍｃｎ（ｔ）と、スムージング適用部１３で平滑化された制御点列Ｑ_ｍｃｎ（ｔ）と、の差ｄ_ｍｃｎ（ｔ）にも基づいて、トレランスチェックを行う。

【0068】

また、上記第２及び第４実施形態では、先端点列Ｐ_ｔｃｐ（ｔ）と先端点列Ｑ_ｔｃｐ（ｔ）との差ｄ（ｔ）の最大値であるｄ_Ｍａｘから、ｄ_Ｍａｘ＝Ｔ_ｔｃｐを満たすｕを算出したが、これに代えて、先端点列Ｐ_ｔｃｐ（ｔ）と先端点列Ｑ_ｔｃｐ（ｔ）との差ｄ_{ｔｃ ｐ}（ｔ）の最大値であるｄ_{ｔｃｐ＿Ｍａｘ}、及び制御点列Ｐ_ｍｃｎ（ｔ）と制御点列Ｑ_{ｍ ｃｎ}（ｔ）との差ｄ_ｍｃｎ（ｔ）の最大値であるｄ_{ｍｃｎ＿Ｍａｘ}から、ｄ_{ｔｃｐ＿Ｍａ ｘ}＝Ｔ_ｔｃｐ及びｄ_{ｍｃｎ＿Ｍａｘ}＝Ｔ_ｍｃｎを同時に満たすようなｕを算出するようにしてもよい。

【符号の説明】

【0069】

１，２，３，４ 数値制御装置
１０ 加工プログラム読込部
１１ 補間制御部
１２ キネマティック変換部
１３，２３ スムージング適用部
１３０ 逆キネマティック変換部
１３１ トレランスチェック部
１４ 駆動制御部
Ａ 工作機械
Ａ１ サーボ
Ａ２ 主軸
Ｔ 工具
Ｐ 加工プログラム
Ｐ_ｔｃｐ（ｔ） 先端点列
Ｐ_ｍｃｎ（ｔ） 制御点列
Ｓ１０ 加工プログラム読込工程
Ｓ１１ 補間制御工程
Ｓ１２ キネマティック変換工程
Ｓ１３ スムージング強度設定工程
Ｓ１４ スムージング適用工程
Ｓ１５ 逆キネマティック変換工程
Ｓ１６ トレランスチェック工程
Ｓ１８ 駆動制御工程
Ｓ２３ スムージング強度算出工程

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】