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(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】2024-12-09
(45)【発行日】2024-12-17
(54)【発明の名称】数値制御装置
(51)【国際特許分類】
G05B 19/4155 20060101AFI20241210BHJP
【ＦＩ】
G05B19/4155 Z
【請求項の数】
9
(21)【出願番号】P 2023507093
(86)(22)【出願日】2022-03-14
(86)【国際出願番号】 JP2022011251
(87)【国際公開番号】W WO2022196622
(87)【国際公開日】2022-09-22
【審査請求日】2023-10-10
(31)【優先権主張番号】P 2021042936
(32)【優先日】2021-03-16
(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】110001151
【氏名又は名称】あいわ弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】大西 庸士
(72)【発明者】
【氏名】安田 将司
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 佳澄
【審査官】杉田 隼一
(56)【参考文献】
【文献】特開２００２－３５１５１９（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１２／０１１７７８７（ＵＳ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１７／１４５９１２（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開平０７－１９５２５３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０５Ｂ １９／４１５５
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
工作機械の軸の移動領域内において制御条件が設定される制御領域を定めるデータの入力を受け付ける領域情報受付部と、前記領域情報受付部が受け付けた前記データに基づいて前記制御領域を設定する領域設定部と、
前記制御領域内における前記制御条件の入力を受け付ける制御条件受付部と、
前記制御条件受付部で入力された前記制御条件を前記制御領域内に反映させて設定する制御条件設定部と、
前記制御条件に基づいて前記制御領域内における制御指令を生成する指令生成部と、
を備える数値制御装置。
【請求項2】
加工プログラムを解析し、前記制御領域に含まれる前記軸の移動経路を特定する経路特定部と、前記経路特定部によって特定された前記移動経路を指令する指令ブロックを加工プログラムのブロックから特定するブロック特定部と、をさらに備え、
前記指令生成部は、前記指令ブロックによって指令される前記移動経路における前記制御指令を前記制御条件に基づいて生成する請求項１に記載の数値制御装置。
【請求項3】
前記制御領域の外側と内側とにまたがる前記移動経路を前記制御領域に含まれない外側経路と前記制御領域に含まれる内側経路とに分割するブロック分割部と、をさらに備え、前記指令生成部は、前記内側経路における前記制御指令を前記制御条件に基づいて生成する請求項２に記載の数値制御装置。
【請求項4】
前記制御条件には、加工条件、速度制御パラメータ、サーボパラメータ、機能ごとに定められた制御パラメータ、および機能のオン・オフの状態を示すパラメータの少なくともいずれかが含まれる請求項１～３のいずれか１項に記載の数値制御装置。
【請求項5】
前記加工条件には、主軸回転数、および送り速度の少なくともいずれかが含まれ、前記速度制御パラメータには、前記軸の許容速度、前記軸の許容加速度、前記軸の許容加加速度、許容接線方向加速度、および許容法線方向加速度の少なくともいずれかが含まれ、前記サーボパラメータには、位置ループゲイン、およびフィードフォワードゲインの少なくともいずれかが含まれ、前記機能ごとに定められた制御パラメータには、少なくともスムージング処理のトレランスが含まれ、前記機能のオン・オフには、少なくとも揺動動作のオン・オフが含まれる請求項４に記載の数値制御装置。
【請求項6】
前記制御条件設定部は、前記制御領域内における制御モードを、前記制御領域以外の領域における制御モードとは異なる制御モードに設定する請求項１～５のいずれか１項に記載の数値制御装置。
【請求項7】
前記制御条件設定部は、優先指標に基づいて前記制御モードを切り換える請求項６に記載の数値制御装置。
【請求項8】
前記優先指標には、少なくとも実行時間が含まれる請求項７に記載の数値制御装置。
【請求項9】
工作機械の軸の移動領域内において制御条件が設定される制御領域を定めるデータの入力を受け付ける領域情報受付部と、前記領域情報受付部が受け付けた前記データに基づいて前記制御領域を設定する領域設定部と、
前記制御領域内における前記制御条件を設定する制御条件設定部と、
前記制御条件に基づいて前記制御領域内における制御指令を生成する指令生成部と、
を備え、
前記制御条件設定部は、前記制御領域内における制御モードを、前記制御領域以外の領域における制御モードとは異なる制御モードに設定するとともに、優先指標に基づいて前記制御モードを切り換える数値制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、工作機械を制御する数値制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
ワークを加工するために用いられる加工プログラムでは、所定のコードを用いて工具の移動経路、および工具が移動経路を移動する際の制御条件が指定される（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１７－１５６８３５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、加工プログラムで指定される移動経路の一部の制御条件を変更する場合は、加工プログラムにおいて制御条件の変更対象であるブロックを特定する必要がある。例えば、ワークの表面の一部分の加工条件を変更する場合、この一部分の加工を指定するブロックを加工プログラム上で特定する必要がある。この場合、作業者は、変更対象のブロックを多くのブロックの中から探し出す作業を行う。そのため、作業者にとって大きな負担となる。
【0005】
本開示は、加工プログラムで指定される移動経路の一部の制御条件を容易に指定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。
【課題を解決するための手段】
【0006】
数値制御装置が、工作機械の軸の移動領域内において制御条件が設定される制御領域を定めるデータの入力を受け付ける領域情報受付部と、領域情報受付部が受け付けたデータに基づいて制御領域を設定する領域設定部と、制御領域内における制御条件を設定する制御条件設定部と、制御条件に基づいて制御領域内における制御指令を生成する指令生成部と、を備える。
【発明の効果】
【0007】
本開示により、加工プログラムで指定される一部の移動経路における制御条件を容易に設定することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】工作機械のハードウェア構成の一例を示す図である。
【図2】数値制御装置の機能の一例を示すブロック図である。
【図3】制御領域を定めるデータの一例について説明する図である。
【図4】経路特定部が特定する工具の移動経路の一例を説明する図である。
【図5】移動経路を分割する例について説明する図である。
【図6】スムージング処理におけるトレランスについて説明する図である。
【図7】指令生成部が生成する制御指令の一例を説明する図である
【図8】数値制御装置において実行される処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図9】数値制御装置の機能の一例を示すブロック図である。
【図10】制御領域の一例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
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、請求の範囲を限定することを意図していない。
【0010】
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、複合加工機、および放電加工機である。
【0011】
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とを備えている。
【0012】
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。
【0013】
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す。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。
【0014】
ＣＰＵ２０１は、制御周期ごとに、例えば、加工プログラムの解析、およびサーボモータ５に対する制御指令の出力を行う。
【0015】
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。
【0016】
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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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。また、入出力装置３は、タッチパネルであってもよい。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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、主軸頭、テーブル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、主軸頭、テーブルなどの工作機械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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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。補助機器８は、工作機械１の周辺に設置される装置であってもよい。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。
【0032】
次に、数値制御装置２の機能の一例について説明する。
【0033】
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、領域情報受付部２１２と、領域設定部２１３と、経路特定部２１４と、ブロック特定部２１５と、ブロック分割部２１６と、制御条件受付部２１７と、制御条件設定部２１８と、指令生成部２１９と、制御部２２０とを備えている。
【0034】
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。
【0035】
領域情報受付部２１２、領域設定部２１３、経路特定部２１４、ブロック特定部２１５、ブロック分割部２１６、制御条件受付部２１７、制御条件設定部２１８、指令生成部２１９、および制御部２２０は、例えば、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。
【0036】
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、主軸の回転数、送り速度などの制御条件、および各機能の制御条件などがＧコード、Ｓコード、Ｆコードおよび機能ごとに定められたコードなどを用いて指定される。
【0037】
領域情報受付部２１２は、工作機械１の軸の移動領域内において、制御領域を定めるデータの入力を受け付ける。軸の移動領域とは、工作機械１に設定された座標系において軸が移動可能な領域である。制御領域とは、軸の移動領域内において制御条件が設定される領域である。つまり、制御条件が設定された制御領域では、制御条件に基づいて各部が制御される。
【0038】
例えば、ワークの一部分が制御領域として設定された場合、制御領域に設定された部分では、制御条件に基づいてワークの加工が行われる。領域情報受付部２１２は、制御領域を定めるデータとして、例えば、ワーク座標系における座標値の入力を受け付ける。領域情報受付部２１２は、例えば、入出力装置３から制御領域を定めるデータの入力を受け付ける。
【0039】
図３は、制御領域を定めるデータについて説明する図である。領域情報受付部２１２は、例えば、ワークの上面をなす自由曲面上の一部の領域を制御領域として定めるための座標値の入力を受け付ける。領域情報受付部２１２は、例えば、Ｘ－Ｙ平面におけるＡ１点、Ａ２点、Ａ３点およびＡ４点の位置を示す座標値（ＸＡ１，ＹＡ１）、（ＸＡ２，ＹＡ２）、（ＸＡ３，ＹＡ３）、および（ＸＡ４，ＹＡ４）の入力を受け付ける。
【0040】
領域設定部２１３は、領域情報受付部２１２が受け付けた制御領域を定めるデータに基づいて、工作機械１の軸の移動領域内において制御条件が設定される制御領域を設定する。領域情報受付部２１２が、Ｘ－Ｙ平面における４つの点の座標値の入力を受け付けた場合、領域設定部２１３は、軸の移動領域のうち、Ｘ座標およびＹ座標が４つの点によって囲まれる領域に含まれる空間を特定する。言い換えれば、領域設定部２１３は、４つの点を頂点とする枠をＺ軸に沿って動かしたときに、この枠によって切り取られる領域を特定する。領域設定部２１３は、特定した領域を制御領域として設定する。
【0041】
経路特定部２１４は、加工プログラムを解析し、加工プログラムで指令される軸の移動経路のうち、領域設定部２１３によって設定された制御領域に含まれる移動経路を特定する。
【0042】
図４は、経路特定部２１４が特定する軸の移動経路を説明する図である。各矢印ｌ０～ｌ４、ｌ５～ｌ９、およびｌ１０～ｌ１４は、それぞれ、加工プログラムの各ブロックによって指令される軸の移動経路を示している。経路特定部２１４は、少なくとも一部が制御領域に含まれる移動経路を特定する。図４に示す例では、経路特定部２１４は、移動経路ｌ１～ｌ３、ｌ６～ｌ８、およびｌ１１～ｌ１３を特定する。なお、加工プログラムにおけるブロックとは、例えば、シーケンス番号が付与された加工プログラムの各行を意味する。
【0043】
ブロック特定部２１５は、経路特定部２１４によって特定された移動経路を指令する指令ブロックを加工プログラムのブロックから特定する。ブロック特定部２１５は、例えば、加工プログラム内において制御領域に含まれる座標値を指令するブロックを抽出することにより、指令ブロックを特定する。図４に示す例では、ブロック特定部２１５は、移動経路ｌ１～ｌ３、ｌ６～ｌ８、およびｌ１１～ｌ１３を指令するブロックを特定する。
【0044】
移動経路ｌ１～ｌ３、ｌ６～ｌ８、およびｌ１１～ｌ１３が、例えば、それぞれ、シーケンス番号Ｎ００１１～Ｎ００１３、Ｎ０１１１～Ｎ０１１３、およびＮ０２１１～Ｎ０２１３のブロックで指令されている場合、ブロック特定部２１５は、シーケンス番号Ｎ００１１～Ｎ００１３、Ｎ０１１１～Ｎ０１１３、およびＮ０２１１～Ｎ０２１３のブロックを特定する。
【0045】
ブロック分割部２１６は、指令ブロックによって指令される移動経路が制御領域の外側と内側とにまたがる場合、指令ブロックによって指令される移動経路を制御領域に含まれない外側経路と制御領域に含まれる内側経路とに分割する。
【0046】
図５は、移動経路を分割する例について説明する図である。ブロック分割部２１６は、制御領域の外側と内側とにまたがる移動経路ｌ１、ｌ３，ｌ６、ｌ８、ｌ１１およびｌ１３を制御領域の境界部分で分割する。ブロック分割部２１６は、ｌ１をｌ１ａとｌ１ｂに分割する。同様に、ブロック分割部２１６は、ｌ３をｌ３ａとｌ３ｂに、ｌ６をｌ６ａとｌ６ｂに、ｌ８をｌ８ａとｌ８ｂに、ｌ１１をｌ１１ａとｌ１１ｂに、ｌ１３をｌ１３ａとｌ１３ｂに分割する。
【0047】
制御条件受付部２１７は、制御領域に設定される制御条件の入力を受け付ける。制御条件は、例えば、加工条件である。加工条件には、例えば、主軸の回転数、送り速度が含まれる。また、制御条件には、速度制御パラメータ、サーボパラメータ、個々の機能ごとに定められた制御パラメータ、および各機能のオン・オフの状態を示すパラメータが含まれてもよい。速度制御パラメータには、各軸の許容速度、各軸の許容加速度、各軸の許容加加速度、許容接線方向加速度、許容法線方向加速度などが含まれる。許容接線方向加速度とは、工具の移動経路が曲線を描く場合において、この曲線の接線方向における許容しうる工具の最大加速度である。また、許容法線方向加速度とは、工具の移動経路が曲線を描く場合において、この曲線の法線方向における許容しうる工具の最大加速度である。サーボパラメータには、位置ループゲインやフィードフォワードゲインなどの、サーボ制御における伝達特性に関するパラメータが含まれる。個々の機能ごとに定められた制御パラメータには、例えば、スムージング処理におけるトレランスなどが含まれる。また、機能のオン・オフの状態を示すパラメータには、例えば揺動動作のオン・オフの状態を示すパラメータが含まれる。なお、揺動動作とは、ワークの切削加工時に切屑を切断するために、工具およびワークの少なくとも一方を振動させる動作である。
【0048】
ここで、スムージング処理について説明する。スムージング処理とは、加工プログラムで指令された移動経路が滑らかになるように移動経路を平滑にする処理である。例えば、複数の互いに連結された微小線分によって移動経路が形成される場合、移動経路を、スプライン曲線化することによって移動経路がスムージングされる。このとき、スムージングによって生成された曲線と、もとの微小線分によって形成される移動経路との間の許容され得る差がトレランスである。
【0049】
図６は、スムージング処理におけるトレランスについて説明する図である。図６には、互いに連結された微小線分によって形成された移動経路と、移動経路をスムージング処理することによって生成された曲線とが示されている。トレランスが大きい場合、生成される曲線はより滑らかになる。反対に、トレランスが小さい場合、生成される曲線は、もとの微小線分からなる移動経路に近似した形状の曲線となる。
【0050】
ここで、図２の説明に戻る。
【0051】
制御条件設定部２１８は、制御条件受付部２１７が受け付けた制御条件を制御領域内における制御条件に設定する。例えば、制御条件受付部２１７がトレランスを１［μｍ］にする制御条件を受け付けた場合、制御条件設定部２１８は、制御領域内におけるトレランスを１［μｍ］に設定する。また、制御条件受付部２１７が送り速度を１０００［ｍｍ／ｍｉｎ］に設定する制御条件を受け付けた場合、制御条件設定部２１８は、制御領域内における送り速度を１０００［ｍｍ／ｍｉｎ］に設定する。
【0052】
指令生成部２１９は、制御条件設定部２１８によって設定された制御条件に基づいて制御領域内における制御指令を生成する。
【0053】
図７は、指令生成部２１９が生成する制御指令の一例を説明する図である。指令生成部２１９は、制御領域に含まれる移動経路における制御指令を生成する。指令生成部２１９は、制御条件に基づいて制御領域内の移動経路ｌ１ｂ、ｌ２、ｌ３ａ、ｌ６ｂ、ｌ７、ｌ８ａ、ｌ１１ｂ、ｌ１２およびｌ１３ａにおける制御指令を生成する。
【0054】
制御条件として、トレランスが１［μｍ］に設定されている場合、指令生成部２１９は、トレランスが１［μｍ］となるように、移動経路ｌ１ｂ、ｌ２、ｌ３ａにおける制御指令、移動経路ｌ６ｂ、ｌ７、ｌ８ａにおける制御指令、および移動経路ｌ１１ｂ、ｌ１２およびｌ１３ａにおける制御指令を生成する。
【0055】
指令生成部２１９は、制御領域以外の領域における制御指令を加工プログラムの各ブロックに記載された指令に基づいて生成する。例えば、制御領域以外の領域のトレランスが２［μｍ］に設定されている場合、指令生成部２１９は、トレランスの大きさが２［μｍ］となるように、移動経路ｌ０、ｌ１ａにおける制御指令、移動経路ｌ３ｂ、ｌ４における制御指令、移動経路ｌ５、ｌ６ａにおける制御指令、ｌ８ｂ、ｌ９における制御指令、ｌ１０、ｌ１１ａにおける制御指令、および移動経路ｌ１３ｂ、ｌ１４における制御指令を生成する。
【0056】
制御部２２０は、指令生成部２１９によって生成された指令に基づいて、制御領域内における軸の移動を制御する。また、制御部２２０は、指令生成部２１９によって生成された指令に基づいて、制御領域以外の領域における軸の移動を制御する。
【0057】
例えば、図７に示す移動経路に沿って軸を移動させる場合、制御部２２０は、まず、上段に描かれた移動経路ｌ０、ｌ１ａ、ｌ１ｂ、ｌ２、ｌ３ａ、ｌ３ｂ、ｌ４の順に軸を移動させる。このとき、制御領域におけるトレランスが１［μｍ］、制御領域以外の領域におけるトレランスが２［μｍ］となるように、制御部２２０は軸を移動させる。
【0058】
次に、制御部２２０は、中段に描かれた移動経路ｌ５、ｌ６ａ、ｌ６ｂ、ｌ７、ｌ８ａ、ｌ８ｂ、およびｌ９の順に軸を移動させる。このとき、制御領域におけるトレランスが１［μｍ］、制御領域以外の領域におけるトレランスが２［μｍ］となるように、制御部２２０は軸を移動させる。
【0059】
次に、制御部２２０は、下段に描かれた移動経路ｌ１０、ｌ１１ａ、ｌ１１ｂ、ｌ１２、ｌ１３ａ、ｌ１３ｂ、およびｌ１４の順に軸を移動させる。このとき、制御領域におけるトレランスが１［μｍ］、制御領域以外の領域におけるトレランスが２［μｍ］となるように、制御部２２０は軸を移動させる。
【0060】
次に、数値制御装置２において実行される処理の流れについて説明する。
【0061】
図８は、数値制御装置２において実行され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、領域情報受付部２１２が制御領域を定めるデータの入力を受け付ける（ステップＳ１）。
【0062】
次に、領域設定部２１３が、制御領域を定めるデータに基づいて、制御条件が設定される制御領域を設定する（ステップＳ２）。
【0063】
次に、経路特定部２１４が加工プログラムを解析し、領域設定部２１３によって設定された制御領域に含まれる移動経路を特定する（ステップＳ３）。
【0064】
次に、ブロック特定部２１５が経路特定部２１４によって特定された移動経路を指令する指令ブロックを加工プログラムのブロックから特定する（ステップＳ４）。
【0065】
次に、ブロック分割部２１６が、指令ブロックによって指令される移動経路を制御領域に含まれない外側経路と制御領域に含まれる内側経路とに分割する（ステップＳ５）。
【0066】
次に、制御条件受付部２１７が制御領域に設定される制御条件の入力を受け付ける（ステップＳ６）。
【0067】
次に、制御条件設定部２１８が、制御条件受付部２１７によって受け付けられた制御条件を制御領域内における制御条件に設定する（ステップＳ７）。
【0068】
次に、指令生成部２１９が制御条件設定部２１８によって設定された制御条件に基づいて制御領域内における制御指令を生成する（ステップＳ８）。
【0069】
次に、制御部２２０が指令生成部２１９によって生成された制御指令に基づいて軸の制御を行い（ステップＳ９）、処理を終了する。
【0070】
以上説明したように、数値制御装置２は、工作機械１の軸の移動領域内において制御条件が設定される制御領域を定めるデータの入力を受け付ける領域情報受付部２１２と、領域情報受付部２１２が受け付けたデータに基づいて制御領域を設定する領域設定部２１３と、制御領域内における制御条件を設定する制御条件設定部２１８と、制御条件に基づいて制御領域内における制御指令を生成する指令生成部２１９と、を備える。したがって、数値制御装置２は、制御条件が設定される制御領域を設定し、制御領域における制御条件を設定することができる。これにより、作業者は、特定の領域における制御条件を容易に設定することができる。
【0071】
また、数値制御装置２は、加工プログラムを解析し、制御領域に含まれる軸の移動経路を特定する経路特定部２１４と、経路特定部２１４によって特定された移動経路を指令する指令ブロックを加工プログラムのブロックから特定するブロック特定部２１５と、をさらに備え、指令生成部２１９は、指令ブロックによって指令される移動経路における制御指令を制御条件に基づいて生成する。したがって、ワークの加工領域と加工プログラムのブロックとの対応関係が容易に把握される。その結果、作業者は、特定の領域における制御条件を容易に設定することができる。
【0072】
また、数値制御装置２は、制御領域の外側と内側とにまたがる移動経路を制御領域に含まれない外側経路と制御領域に含まれる内側経路とに分割するブロック分割部２１６と、をさらに備え、指令生成部２１９は、内側経路における制御指令を制御条件に基づいて生成する。そのため、加工プログラムによって指令されている移動経路が制御領域の外側と内側にまたがる場合であっても、制御領域内と制御領域以外の領域で制御条件を切り換えることができる。
【0073】
また、制御条件には、加工条件、速度制御パラメータ、サーボパラメータ、機能ごとに定められた制御パラメータ、および機能のオン・オフの状態を示すパラメータの少なくともいずれかが含まれる。そのため、制御領域内においてこれらの制御条件を自由に設定することができる。
【0074】
また、加工条件には、主軸の回転数、および送り速度の少なくともいずれかが含まれる。また、速度制御パラメータには、軸の許容速度、軸の許容加速度、軸の許容加加速度、許容接線方向加速度、および許容法線方向加速度の少なくともいずれかが含まれる。また、サーボパラメータには、位置ループゲイン、およびフィードフォワードゲインの少なくともいずれかが含まれる。また、機能ごとに定められた制御パラメータには、スムージング処理のトレランスが含まれる。また、機能のオン・オフの状態を示すパラメータには、揺動動作のオン・オフの状態を示すパラメータが含まれる。そのため、制御領域内において、様々な制御条件を設定することができる。
【0075】
上述した実施形態では、領域情報受付部２１２は、制御領域を定めるデータとして、座標値の入力を受け付ける。しかし、領域情報受付部２１２は、例えば、制御領域を定めるデータとして、実際の工具の位置情報の入力を受け付けてもよい。
【0076】
例えば、工具をＸ－Ｙ平面上の４つの点に移動させたとき、領域情報受付部２１２は、この４つの点を、制御領域を定めるデータとして受け付けてもよい。この場合、領域設定部２１３は、４つの点で囲まれる領域にＸ座標、およびＹ座標が含まれる空間を制御領域に設定する。
【0077】
また、数値制御装置２が軸の移動領域、およびワークの形状を示すＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）データを保持している場合、領域情報受付部２１２は、ＣＡＤデータ上で指定される位置を、制御領域を定めるデータとして受け付けてもよい。この場合、作業者は、軸の移動領域およびワークの画像が表示された入出力装置３の画面上において、例えば、４つの点を指定することにより制御領域を定めることができる。
【0078】
上述した実施形態の数値制御装置２はブロック分割部２１６を備えているが、数値制御装置２は、必ずしもブロック分割部２１６を備えていなくてもよい。
【0079】
図９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。なお、図２に示す数値制御装置２と図９に示す数値制御装置２とは、図９に示す数値制御装置２がブロック分割部２１６を備えていない点を除いて、同じである。
【0080】
プログラム記憶部２１１は、加工プログラムを記憶する。領域情報受付部２１２は、工作機械１の軸の移動領域内において、制御領域を定めるデータの入力を受け付ける。
【0081】
【0082】
領域情報受付部２１２は、例えば、制御領域を定めるデータとして、チャックに把持された加工前のワークの形状を示すデータの入力を受け付ける。ワークの形状が、例えば、円柱形状である場合、領域情報受付部２１２は、ワークの全長と外径の大きさを示すＢ点の座標値の入力を受け付ける。
【0083】
領域設定部２１３は、領域情報受付部２１２が受け付けた制御領域を定めるデータに基づいて、工作機械１の軸の移動領域内において制御条件が設定される制御領域を設定する。図１０に示す例では、ワークが占める全領域が制御領域として設定される。
【0084】
経路特定部２１４は、加工プログラムを解析し、加工プログラムにおいて指令される軸の移動経路のうち、領域設定部２１３によって設定された制御領域に含まれる移動経路を特定する。また、経路特定部２１４は、制御領域に含まれない移動経路も特定してもよい。経路特定部２１４は、加工プログラムを解析し、例えば、移動経路Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３およびＮ４を特定する。
【0085】
ブロック特定部２１５は、経路特定部２１４によって特定された制御領域に含まれる移動経路を指令する指令ブロックを加工プログラムのブロックから特定する。
【0086】
制御条件受付部２１７は、制御領域における制御条件の入力を受け付ける。制御条件受付部２１７は、制御条件として、例えば、軸の移動条件を受け付ける。軸の移動条件とは、切削送りを指令する情報である。つまり、制御条件受付部２１７は、制御領域内では、工具が切削送りによって制御されること指令する制御条件の入力を受け付ける。
【0087】
制御条件受付部２１７は、制御領域における制御モードを示す情報の入力を受け付けてもよい。制御モードとは、複数の制御条件の設定状態を意味する。つまり、制御モードが異なれば、複数の制御条件のうちの少なくとも１つの制御条件の設定状態が異なる。
【0088】
制御条件受付部２１７は、制御モードとして、例えば、位置決めモード、または、切削送りモードを示す情報の入力を受け付ける。位置決めモードとは、軸を早送りで移動させるモードである。切削送りモードとは、軸を切削送りで移動させるモードである。
【0089】
制御条件設定部２１８は、制御条件受付部２１７が受け付けた制御条件、または制御モードを、制御領域内における制御条件、または制御モードに設定する。
【0090】
制御条件設定部２１８は、制御条件受付部２１７が受け付けた制御条件に基づいて、例えば、制御領域内における制御条件を切削送りに設定する。また、制御条件設定部２１８は、制御領域以外の領域における制御条件を、早送りに設定する。
【0091】
また、制御条件設定部２１８は、制御条件受付部２１７が受け付けた制御モードに基づいて、例えば、制御領域内における制御モードを切削送りモードに設定する。また、制御条件設定部２１８は、制御領域以外の領域における制御モードを、位置決めモードに設定する。言い換えれば、制御条件設定部２１８は、制御領域内における制御モードを、制御領域以外の領域における制御モードとは異なる制御モードに設定する。
【0092】
なお、数値制御装置２が軸の移動を切削送りで移動させる場合と、早送りで移動させる場合とでは、速度制御パラメータ、サーボパラメータ、機能ごとに定められた制御パラメータ、および機能のオン・オフの状態を示すパラメータなどの制御条件のうち少なくとも１つの制御条件が互いに異なる。つまり、制御条件設定部２１８は、制御領域と制御領域以外の領域との間において、速度制御パラメータ、サーボパラメータ、機能ごとに定められた制御パラメータ、および機能のオン・オフの状態を示すパラメータのうち少なくともいずれかを互いに異なる設定値に設定する。
【0093】
指令生成部２１９は、制御条件設定部２１８によって設定された制御条件に基づいて制御領域内における制御指令を生成する。また、指令生成部２１９は、制御条件設定部２１８によって設定された制御モードに基づいて制御領域内における制御指令を生成する。指令生成部２１９は、例えば、制御領域内に少なくとも一部が含まれる移動経路において工具を切削送りによって移動させる指令を生成する。つまり、制御領域内に少なくとも一部が含まれる移動経路での軸の移動は、切削送りモードで行われる。また、指令生成部２１９は、制御領域外の移動経路において工具を早送りによって移動させる指令を生成する。つまり、移動領域外の移動経路での軸の移動は、位置決めモードで行われる。
【0094】
制御部２２０は、指令生成部２１９によって生成された切削送り指令に基づいて、制御領域内において軸の移動を制御する。また、制御部２２０は、指令生成部２１９によって生成された位置決め指令に基づいて、制御領域以外の領域において軸の移動を制御する。
【0095】
例えば、図１０に示す例では、移動経路Ｎ１は、制御領域外の移動経路である。したがって、移動経路Ｎ１では、制御部２２０は、軸を早送りで移動させる。また、移動経路Ｎ２は、一部が制御領域に含まれている。したがって、制御部２２０は、移動経路Ｎ２において軸を切削送りで移動させる。また、移動経路Ｎ３は、一部が制御領域に含まれている。したがって制御部２２０は、Ｎ３において軸を切削送りで移動させる。また、移動経路Ｎ４は制御領域外の移動経路である。したがって、制御部２２０は、移動経路Ｎ４において軸を早送りで移動させる。つまり、制御部２２０は、制御領域と制御領域以外の領域との間で、制御モードを切り換える。
【0096】
以上説明したように、制御条件設定部２１８は、制御領域内における制御モードを切削送りモードに設定し、制御領域以外の領域における制御モードを位置決めモードに設定する。この場合、数値制御装置２は、制御領域内では、工具を切削送りによって移動させ、制御領域以外の領域では、工具を早送りで移動させることができる。そのため、加工プログラムでは、位置決め指令Ｇ００および切削送り指令Ｇ０１を指令する必要がなくなる。その結果、プログラムコード量を削減することができる。
【0097】
つまり、制御条件設定部２１８は、制御領域と制御領域以外の領域との間において、設定された制御モードに基づき制御条件を互いに異なる設定値に設定する。これにより、加工精度、加工時間を、それぞれ所望の精度、および時間とすることができる。
【0098】
上述した実施形態では、制御条件設定部２１８は、制御領域以外の領域では、制御条件を早送りに設定する。しかし、制御条件設定部２１８は、必ずしも、制御領域以外の領域において、制御条件を早送りに設定しなくてもよい。例えば、制御条件設定部２１８は、制御領域内および制御領域外において、それぞれ、制御モードの切換条件の優先指標を設け、その優先指標に基づいて制御モードの切り換えを実行してもよい。つまり、制御条件設定部２１８は、優先指標に基づいて制御モードを切り換えてもよい。また、優先指標には、実行時間が含まれてもよい。
【0099】
例えば、図１０に示す例では、移動経路Ｎ３において切削送りで軸の移動が制御された後、制御条件が切り換えられ、移動経路Ｎ４において早送りで軸の移動が制御される。このとき、制御条件の切り換えにわずかな時間がかかる。したがって、例えば、移動経路Ｎ４が短い場合、制御条件を切り換えずに、移動経路Ｎ３およびＮ４における制御を行った方が加工完了までの時間が短くなる。したがって、制御領域外の制御モードの切換条件の優先指標として、実行時間が設定されていると、加工プログラムの実行時間が短くなるように、制御領域外の制御モードが切削送りモードに切り換えられる。つまり、制御領域以外の少なくとも１つの移動経路において、軸の移動が早送りで制御されるよりも切削送りで制御された方がその移動経路における軸の移動が完了するまでの時間が短いと判定された場合、制御条件設定部は、その移動経路において制御条件を切削送りに設定してもよい。
【0100】
上述した実施形態では、制御条件設定部２１８は、制御領域以外の移動経路において、軸が早送りで制御されるよりも、切削送りで制御された方が加工完了までの時間が短いと判定された場合、制御領域以外の移動経路における制御条件を切削送りに設定する。これにより、制御条件の切り換え処理に掛かる負荷を削減することができる。また、ワークの加工時間を短縮することができる。
【符号の説明】
【0101】
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 領域情報受付部
２１３ 領域設定部
２１４ 経路特定部
２１５ ブロック特定部
２１６ ブロック分割部
２１７ 制御条件受付部
２１８ 制御条件設定部
２１９ 指令生成部
２２０ 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
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 領域情報受付部
２１３ 領域設定部
２１４ 経路特定部
２１５ ブロック特定部
２１６ ブロック分割部
２１７ 制御条件受付部
２１８ 制御条件設定部
２１９ 指令生成部
２２０ 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
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】