JP2010097399A - 工作機械の数値制御装置およびｎｃデータ解析装置 - Google Patents

Abstract

【課題】工作機械の駆動軸の急激な移動を防ぐ工作機械の数値制御装置およびＮＣデータ解析装置の提供。
【解決手段】多軸工作機械の数値制御装置１は、ＮＣデータ作成装置３が形成した基準のワーク座標系ＮＣデータを、機械座標系ＮＣデータに変換して記憶する機械座標系ＮＣデータ記憶部１１を備えている。オーバライド量演算部１３は、変換された機械座標系ＮＣデータに基づき、ワークまたは工具の回転中心と、工具のワークに対する加工点との間の距離に応じ、テーブル記憶部１４に記憶されたテーブルにしたがってオーバライド量を演算する。速度修正部１５は、ワークと工具との間の相対姿勢が変化する場合に、ワークに対する工具の指令送り速度にオーバライド量を乗算し、ワークまたは工具の移動速度を修正する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ワークと工具とを相対的に移動可能な駆動軸として、少なくとも直進軸と回転軸とを有する工作機械の数値制御装置およびＮＣデータ解析装置に関する。

ワークと加工工具とを相対的に移動可能な複数の駆動軸を有する工作機械を制御するための、数値制御装置に関する従来技術があった（例えば、特許文献１参照）。これは、ワークに対する加工工具の位置および姿勢を指示するＮＣデータにより、送り速度あるいは姿勢速度が急激に変化することを防いで、駆動用モーターおよび加工工具への負担を低減することを目的とするものである。

そのために、上述した従来技術に開示された数値制御装置は、送り速度および姿勢速度を互いに比較し、速度の低い方を指令速度として出力し、駆動軸の制御を行っている。これによれば、ワーク座標系を前提とした場合に、各駆動軸の急激な速度変化を防ぐことができる。
特開２００４−１８５３６４号公報

しかしながら、上述した従来技術においては、工作機械による実際の加工時における機械座標系に変換された各駆動軸の動作については考慮されていなかった。典型的な場合について言えば、図１０に示すように、紙面に垂直な方向に延びた回転軸１００を中心に旋回可能なワーク１０１上を、工具１０２が指令速度Ｖで移動する場合を想定する。

ワーク１０１が回転軸１００を中心に、図において時計回りに回転すると、工具１０２の加工点１０３はワーク１０１の回転移動に追従する必要があるため、工具１０２の移動速度は上述した指令速度Ｖと、回転後のワーク１０１への追従速度とが重畳されたものとなる（図１１示）。したがって、工具１０２を移動させる駆動軸においては、過大な加速度を発生させなければならず、駆動用モーターを含む各駆動軸の駆動装置の負担が増大し、ワーク１０１の加工品質を低下させていた。
上述した状況は、ワーク１０１の回転軸１００と、工具１０２のワーク１０１に対する加工点１０３との間の距離Ｒ（図１０示）が大きいほど、回転軸１００回りの加工点１０３の移動速度が増大して顕著となる。

また、ワークの旋回移動に代えて、工具自身が回転する場合にも同様の現象が発生する。工具先端の加工点を内側にして、工具の根元の工作機械への取付位置が外側を旋回することにより、加工点よりも工具の取付位置の方が移動量が大きいような状況を想定した場合、ワーク上の加工点の移動速度がそれほど大きくなくても、工具を移動させる駆動装置の負担が増大する。この場合にも工具の回転軸と加工点との間の距離が大きいほど、当該現象が著しくなる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、工作機械の駆動軸の急激な移動を防ぐ工作機械の数値制御装置およびＮＣデータ解析装置を提供することにある。

上述した課題を解決するために、請求項１に係る工作機械の数値制御成装置の発明の構成上の特徴は、
ワークと工具とを相対的に移動可能な駆動軸として、少なくとも直進軸と回転軸とを有する工作機械の数値制御装置において、
機械座標系における直進軸座標および回転軸角度と、前記工具の前記ワークに対する加工点の指令送り速度と、を含む機械座標系ＮＣデータを記憶するＮＣデータ記憶部と、
前記ワークと前記工具との間の相対姿勢が変化する場合に、前記機械座標系ＮＣデータに基づいて求めた、前記ワークおよび／または前記工具の回転中心と、前記工具の前記ワークに対する前記加工点との間の距離に応じて、前記各駆動軸の移動速度を修正する速度修正部と、
を備えたことである。

請求項２に係る発明の構成上の特徴は、請求項１の工作機械の数値制御装置において、
前記速度修正部は、
前記ワークおよび／または前記工具の回転中心と、前記工具の前記ワークに対する加工点との間の前記距離に基づいて設定されたオーバーライド量を、前記機械座標系ＮＣデータ中の前記指令送り速度に乗算することである。

請求項３に係る発明の構成上の特徴は、請求項２の工作機械の数値制御装置において、
前記工作機械は、
前記回転軸として少なくとも２軸を有し、
前記速度修正部は、
前記２軸の回転軸について、それぞれ前記ワークおよび／または前記工具の回転中心と、前記工具の前記ワークに対する加工点との間の前記距離を算出し、算出された複数の前記距離の組み合わせに基づき、前記オーバーライド量を設定することである。

請求項４に係る発明の構成上の特徴は、請求項２または３の工作機械の数値制御装置において、
前記速度修正部は、
記憶された前記距離と前記オーバーライド量との関係を示すテーブルに基づき、前記オーバーライド量を設定することである。

請求項５に係る発明の構成上の特徴は、請求項１乃至４の工作機械の数値制御装置において、
前記速度修正部は、
今後前記加工点が進行していく前記ワーク上の位置に応じて、現在位置における前記各駆動軸の移動速度を修正することである。

また、請求項６に係る工作機械のＮＣデータ解析装置の発明の構成上の特徴は、
ワークと工具とを相対的に移動可能な駆動軸として、少なくとも直進軸と回転軸とを有する工作機械のＮＣデータ解析装置において、
前記工具の軌跡と、該軌跡上の点における姿勢ベクトルに基づいてＮＣデータ作成装置において作成された、ワーク座標系における直進軸座標および回転軸角度のデータを有する基準のワーク座標系ＮＣデータを、前記各駆動軸の移動速度データを含む機械座標系ＮＣデータに変換する座標系変換部と、
前記ワークと前記工具との間の相対姿勢が変化する場合に、前記機械座標系ＮＣデータに基づいて求めた、前記ワークおよび／または前記工具の回転中心と、前記工具の前記ワークに対する加工点との間の距離に応じて、前記機械座標系ＮＣデータ中の前記各駆動軸の移動速度データを修正する速度修正部と、
を備えたことである。

請求項１に係る工作機械の数値制御装置によれば、ワークおよび／または工具の回転中心と加工点との間の距離に応じて、各駆動軸の移動速度を修正することにより、ワークおよび／または工具の回転中心と加工点との間の距離が大きい場合、各駆動軸の移動速度を減少させ、各駆動軸の駆動装置の負担を低減することができる。また、ワークおよび／または工具の急な動きを低減し、ワークの加工品質を向上させることができる。

請求項２に係る工作機械の数値制御装置によれば、ワークおよび／または工具の回転中心と加工点との間の距離に基づいて設定されたオーバーライド量を、機械座標系ＮＣデータ中の指令送り速度に乗算することにより、機械座標系ＮＣデータを変更しなくても、各駆動軸の移動速度を修正することが可能になり、速度修正部の演算に要する時間およびメモリを低減することができる。

請求項３に係る工作機械の数値制御装置によれば、２軸の回転軸についてそれぞれ算出されたワークおよび／または工具の回転中心と、加工点との間の距離の組み合わせに基づいてオーバーライド量を設定することにより、例えば、２軸の回転軸のそれぞれと加工点との間の距離の双方が大きい場合には、いずれかの回転軸と加工点との間の距離が大きい場合に比べて、加工点の指令送り速度をさらに減少させることにより、２軸の回転により各駆動軸速度が重畳的に増大することを防ぎ、各駆動装置の負担を低減することができる。

請求項４に係る工作機械の数値制御装置によれば、記憶された距離とオーバーライド量との関係を示すテーブルに基づき、オーバーライド量を設定することにより、加工点の指令送り速度を低減するために各駆動軸の動きを行列等を用いて演算する必要がなく、速度修正部のオーバーライド量の演算に要する時間およびメモリを低減することができる。

請求項５に係る工作機械の数値制御装置によれば、今後加工点が進行していくワーク上の位置に応じて、現在位置における各駆動軸の移動速度を修正することにより、例えば、ワークのコーナー部位等のように、各駆動軸の移動速度を低減する必要のある部位を進行する以前に認識して、各駆動軸の移動速度を修正することができるため、ワークに対する工具の送りを滑らかにすることが可能となる。

請求項６に係る工作機械のＮＣデータ解析装置によれば、ワークおよび／または工具の回転中心と加工点との間の距離に応じて、各駆動軸の移動速度データを修正することにより、ワークおよび／または工具の回転中心と加工点との間の距離が大きい場合、各駆動軸の移動速度を減少させ、各駆動軸の駆動装置の負担を低減することができる。また、ワークおよび／または工具の急な動きを低減し、ワークの加工品質を向上させることができる。

＜実施形態１＞
図１乃至図８に基づき、本発明の実施形態１による工作機械の数値制御装置について説明する。本実施形態による数値制御装置は、ワークと工具とを相対的に移動可能な駆動軸として、直進軸がＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸の３軸、回転軸がＡ軸（Ｘ軸回りの回転軸）およびＢ軸（Ｙ軸回りの回転軸）の２軸である５軸同時加工を可能とする多軸工作機械に適用されている。

図１は、本実施形態による数値制御装置１を含んだ多軸工作機械の構成を表している。ＮＣデータ作成装置３は、ＣＡＤ／ＣＡＭ装置２からのＣＬデータに基づいて、ＮＣデータを作成し数値制御装置１へと供給する。ＣＬデータは、ＣＡＤ／ＣＡＭ装置２において加工完成品のＣＡＤ／ＣＡＭデータから形成され、ワーク座標系における工具の移動方法を特定するデータである。ＣＬデータはワーク座標系において、例えば、図２に示すように、ワークＷ上を移動するボールエンドミル等の工具５の加工点５１による移動軌跡と、移動軌跡上の点における工具５の姿勢ベクトルＴとにより形成されている。

ＮＣデータ作成装置３は、供給されたＣＬデータに基づき、工具５の移動軌跡上に複数の補間点を形成し、補間点ごとに工具５の角度を特定することにより、各補間点における加工点５１のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸上の位置座標、工具５のＡ軸角度とＢ軸角度、および工具５のワークＷに対する相対速度Ｖｔ（送り速度：図２示）を含んだ基準のワーク座標系ＮＣデータを形成する。

尚、ＣＡＤ／ＣＡＭ装置２およびＮＣデータ作成装置３は、ハードウェアの構成として、例えば、互いに別々のパソコンで構成されていてもよいし、あるいは、単一のパソコン内に双方の機能を具備させていてもよい。また、数値制御装置１が、ＣＡＤ／ＣＡＭ装置２およびＮＣデータ作成装置３の双方の機能を有していてもよい。

数値制御装置１の機械座標系ＮＣデータ記憶部１１（本発明のＮＣデータ記憶部に該当する）は、ＮＣデータ作成装置３により形成された基準のワーク座標系ＮＣデータを、ワークＷの回転中心位置や工具５の回転中心位置を考慮して、機械座標系ＮＣデータに変換した後に記憶する。機械座標系ＮＣデータ記憶部１１に記憶された機械座標系ＮＣデータは、制御部１２へと出力され、制御部１２は機械座標系ＮＣデータに基づいて、ＮＣ工作機械４の作動制御を行う。
オーバライド量演算部１３は、制御部１２およびテーブル記憶部１４と接続されており、ワークＷまたは工具５の回転中心と、工具５のワークＷに対する加工点５１との間の距離を演算し、演算結果からオーバライド量Ｄを算出する。

図３、図４および図８に基づいて、ワークＷが載置されたテーブル６がＡ軸回りに回動し、かつテーブル６がＢ軸回りに回動する場合に、オーバライド量演算部１３が、ワークＷの回転中心と工具５のワークＷに対する加工点５１との間の距離に応じて、オーバライド量Ｄを演算する方法について説明する。

最初に、オーバライド量演算部１３は機械座標系ＮＣデータから、工具５の加工点５１とＡ軸との間の最短距離ＬA（加工点５１からＡ軸に対して垂線を下ろした場合に、垂線とＡ軸との交点と、加工点５１との間の距離）を算出する（図３示）。この場合、加工点５１の座標値として、機械座標系ＮＣデータにおける工具５の位置認識点ＰTの座標値および工具５の工具長ＬT（工具５の位置認識点ＰTと加工点５１との間の距離）に基づき求められた値が、距離ＬAの演算に使用される。

また、同様にオーバライド量演算部１３は機械座標系ＮＣデータから、工具５の加工点５１とＢ軸との間の最短距離ＬB（加工点５１からＢ軸に対して垂線を下ろし場合に、垂線とＢ軸との交点と、加工点５１との間の距離）を算出する（図４示）。この場合、上述した場合と同様に、演算に使用される加工点５１の座標値は、機械座標系ＮＣデータにおける工具５の位置認識点ＰTの座標値および工具５の工具長ＬTに基づき求められる。

尚、上述した最短距離ＬA、ＬBの演算において、加工点５１は加工時の工具５上のワークＷに対する当接位置（本実施形態においては工具５の先端位置）を意味しており、工具５がワークＷから離れている場合には、ワークＷの外周面上にはないことは言うまでもない。これは、以降の演算方法においても同様である。

テーブル記憶部１４には、図８に示したように、各距離ＬA、ＬBとオーバライド量Ｄ（％）との間の関係を示したオーバライド量テーブルが記憶されている。オーバライド量演算部１３はオーバライド量テーブルに基づき、算出された距離ＬA、ＬBの組み合わせに応じてオーバライド量Ｄを求める。

オーバライド量テーブル中のオーバライド量Ｄは、多軸工作機械の各駆動軸の剛性または移動可能速度等に応じて設定されている。また、機械座標系ＮＣデータから直進軸のストローク値を予め読み取り、それから得られる最大ストローク値をオーバライド量テーブル中のＬAmax、ＬBmaxとして設定している。

次に、図５および図８に基づいて、工具５が上部のＧAを中心にＡ軸回りに回動し、かつワークＷが載置されたテーブル６がＢ軸回りに回動する場合に、オーバライド量演算部１３が、ワークＷおよび工具５の回転中心と、工具５のワークＷに対する加工点５１との間の距離に応じて、オーバライド量Ｄを演算する方法について説明する。

オーバライド量演算部１５は機械座標系ＮＣデータから、工具５の加工点５１と工具５の回転中心ＧAとの間の距離ＬAを算出する。また、同様にオーバライド量演算部１３は機械座標系ＮＣデータから、工具５の加工点５１とＢ軸との間の最短距離ＬB（加工点５１からＢ軸に対して垂線を下ろし場合に、垂線とＢ軸との交点と、加工点５１との間の距離）を算出する（図５示）。

この場合も、上述した場合と同様に、演算に使用される加工点５１の座標値は、機械座標系ＮＣデータにおける工具５の位置認識点ＰTの座標値および工具５の工具長ＬTに基づき求められる。
上述した場合と同様に、オーバライド量演算部１３はテーブル記憶部１４に記憶されたオーバライド量テーブルに基づき、算出された距離ＬA、ＬBの組み合わせに応じてオーバライド量Ｄを求める。

次に、図６、図７および図８に基づいて、工具５が上部のＧABを中心にＡ軸およびＢ軸回りに回動する場合に、オーバライド量演算部１３が、工具５の回転中心と工具５のワークＷに対する加工点５１との間の距離に応じて、オーバライド量Ｄを演算する方法について説明する。
オーバライド量演算部１３は機械座標系ＮＣデータから、工具５の加工点５１と工具５の回転中心ＧABとの間の距離を算出する。この場合、算出された加工点５１と工具５の回転中心ＧABとの間の距離は、距離ＬAであり距離ＬBとなる（図６および図７示）。

上述した場合と同様に、オーバライド量演算部１３はテーブル記憶部１４に記憶されたオーバライド量テーブルに基づき、算出された距離ＬA、ＬB（ＬA＝ＬB）の組み合わせに応じてオーバライド量Ｄを求める。
速度修正部１５（上述したオーバライド量演算部１３および速度修正部１５を包括したものが、本発明の速度修正部に該当する）は制御部１２およびオーバライド量演算部１３と接続されている。速度修正部１５は、ワークＷおよび工具５のうちの少なくともいずれかが回転することにより、ワークＷと工具５との間の相対姿勢が変化する場合に、オーバライド量演算部１３によって求められたオーバライド量Ｄを、機械座標系ＮＣデータ中のワークＷに対する工具５の指令送り速度ＶC（各駆動軸を互いに独立して移動させることの結果として、ワークＷに対する工具５の相対的な速度を意味する）に乗算して、修正速度ＶCR＝ＶC×Ｄを算出して、制御部１２へ出力する。

制御部１２は、機械座標系ＮＣデータ記憶部１１および速度修正部１５に接続され、ワークＷに対する工具５の指令送り速度ＶCを、速度修正部１５によって算出された修正速度ＶCRに置き換えてＮＣ工作機械４へと供給する。この場合、機械座標系ＮＣデータ記憶部１１に記憶された機械座標系ＮＣデータ自体は変更せず、指令速度ＶCのみを修正速度ＶCRに変更する。
ＮＣ工作機械４は、機械座標系ＮＣデータおよび修正速度ＶCRの供給を受けることにより、低減した速度で各駆動軸を動作させワークＷおよび工具５を作動させる。

また、速度修正部１５は、機械座標系ＮＣデータ中の今後加工点５１が進行していくワークＷ上の位置についてのデータを先読みし、現在位置におけるワークＷまたは工具５の移動速度を修正する。例えば速度修正部１５は、ワークＷのコーナー部位等のように、ワークＷまたは工具５の移動速度を低減する必要のある部位を、工具５が当該部位に到達する以前に認識して、オーバライド量Ｄにより低減したワークＷまたは工具５の現在位置における移動速度をさらに重畳的に低減させて、当該修正速度を制御部１２へ供給する。

本実施形態によれば、ワークＷまたは工具５の回転中心と加工点５１との間の距離ＬA、ＬBに応じて、ワークＷに対する工具５の指令送り速度を修正することにより、ワークＷまたは工具５の回転中心と加工点５１との間の距離ＬA、ＬBが大きい場合、ワークＷまたは工具５の移動速度を減少させ、各駆動軸の駆動装置の負担を低減することができる。また、ワークＷまたは工具５の急な動きを低減し、ワークＷの削り込みや振動を防止して、加工品質を向上させることができる。

また、ワークＷまたは工具５の回転中心と加工点５１との間の距離ＬA、ＬBに基づいて設定されたオーバーライド量Ｄを、機械座標系ＮＣデータ中のワークＷに対する工具５の指令送り速度ＶCに乗算することにより、機械座標系ＮＣデータを変更しなくても、ワークＷまたは工具５の移動速度を修正することが可能になり、移動速度の修正を容易に行うことができ、速度修正部１５の演算に要する時間およびメモリを低減することができる。

また、２軸の回転軸についてそれぞれ算出されたワークＷまたは工具５の回転中心と、加工点５１との間の距離ＬA、ＬBの組み合わせに基づいてオーバーライド量Ｄを設定している。これにより、例えば、２軸の回転軸のそれぞれと加工点５１との間の距離ＬA、ＬBの双方が大きい場合には、いずれかの回転軸と加工点５１との間の距離ＬAまたはＬBが大きい場合に比べて、ワークＷまたは工具５の移動速度をさらに減少させることにより、２軸の回転により各駆動軸速度が重畳的に増大することを防ぎ、各駆動装置の負担を低減することができる。

また、記憶された距離ＬA、ＬBとオーバーライド量Ｄとの関係を示すオーバーライド量テーブルに基づき、オーバーライド量Ｄを設定することにより、ワークＷまたは工具５の移動速度を低減するために各駆動軸の動きを行列等を用いて演算する必要がなく、速度修正部１５のオーバーライド量Ｄの演算に要する時間およびメモリを低減することができる。

また、今後加工点５１が進行していくワークＷの位置に応じて、現在位置におけるワークＷまたは工具５の移動速度を修正することにより、例えば、ワークＷのコーナー部位等のように、ワークＷまたは工具５の移動速度を低減する必要のある部位を工具５が進行する以前に認識して、ワークＷまたは工具５の移動速度を修正することができるため、ワークＷに対する工具５の送りを滑らかにすることが可能となる。

＜実施形態２＞
図９に基づき、本発明の実施形態２による工作機械のＮＣデータ解析装置について説明する。本実施形態においては、数値制御装置１に代わりＮＣデータ解析装置８が、機械座標系ＮＣデータ中のワークＷの移動速度データＶWDおよび工具５の移動速度データＶCDを修正することにより、各駆動軸の移動速度を修正している。本実施形態によるＮＣデータ解析装置８は実施形態１と同様に、５軸同時加工を可能とする多軸工作機械に適用されている。

図９は、本実施形態によるＮＣデータ解析装置８を含んだ多軸工作機械の構成を表している。尚、図９に示したＮＣ工作装置７は数値制御装置を含んでいる。ＮＣデータ解析装置８は、ＣＡＤ／ＣＡＭ装置２からのＣＬデータに基づいて、ＮＣデータ作成装置３において形成された基準ＮＣデータを修正して、ＮＣ工作装置７へと供給する。ＮＣデータ作成装置３は、ＣＬデータから基準のワーク座標系ＮＣデータを形成する。ＮＣデータ作成装置３はＣＡＤ／ＣＡＭ装置２と接続され、ＣＡＤ／ＣＡＭ装置２からＣＬデータの供給を受ける。

ＮＣデータ作成装置３は、供給されたＣＬデータに基づき、工具５の移動軌跡上に複数の補間点を形成し、補間点ごとに工具５の角度を特定することにより、各補間点における加工点５１のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸上の位置座標、工具５のＡ軸角度とＢ軸角度、および工具５のワークＷに対する相対速度Ｖｔ（図２示）を含んだ基準のワーク座標系ＮＣデータを形成する。尚、基準のワーク座標系ＮＣデータは、工具５のワークＷに対する相対速度データを必ずしも含んでいる必要はない。

ここで、工具５のワークＷに対する、直進軸方向の相対移動速度が一定である場合、補間点は上述した軌跡上において一定間隔ごとに設定され、Ｘ軸方向における工具５のワークＷに対する相対移動速度が一定でない場合、補間点は軌跡上において、工具５が一定間隔の時間ごとに存在する位置に設定されるのが望ましい。
尚、ＣＡＤ／ＣＡＭ装置２、ＮＣデータ作成装置３およびＮＣデータ解析装置８は、ハードウェアの構成として、例えば、それぞれ１台ずつのパソコンで構成されていてもよいし、あるいは、単一のパソコン内に３つの機能を具備させていてもよい。

本実施形態によるＮＣデータ解析装置８は、座標系変換部８１を備えている。座標系変換部８１（本発明の座標系変換部に該当する）はＮＣデータ作成装置３と接続され、ＮＣデータ作成装置３において形成された基準のワーク座標系ＮＣデータを、工作機械の各駆動軸の移動速度データを含んだ機械座標系ＮＣデータに変換する。本実施形態による多軸工作機械においては、実際は工具５に対してワークＷも移動し、工具５およびワークＷのそれぞれの移動が重畳された結果、双方の間において相対移動が発生する。

座標系変換部８１においては、機械情報記憶部８２からの工具５およびワークＷの移動情報に基づき、多軸工作機械におけるワークＷの移動を考慮して、工具５の実際の移動を特定する機械座標系ＮＣデータが形成される。
実施形態１についての説明において論じたように、オーバライド量演算部８３は、座標系変換部８１およびテーブル記憶部８４と接続されており、ワークＷまたは工具５の回転中心と、工具５のワークＷに対する加工点５１との間の距離を演算し、演算結果からオーバライド量Ｄを算出する。

速度修正部８５（上述したオーバライド量演算部８３および速度修正部８５を包括したものが、本発明の速度修正部に該当する）は座標系変換部８１およびオーバライド量演算部８３と接続されている。速度修正部８５は、ワークＷおよび工具５のうちの少なくともいずれかが回転することにより、ワークＷと工具５との間の相対姿勢が変化する場合に、オーバライド量演算部８３によって求められたオーバライド量Ｄを、機械座標系ＮＣデータ中のワークＷを移動させる駆動軸の移動速度データＶWDおよび工具５を移動させる駆動軸の移動速度データＶCDのうちの少なくともいずれかに乗算して、修正速度データＶWDR＝ＶWD×Ｄ、ＶCDR＝ＶCD×Ｄを算出して、データ出力部８６へ送信する。

この場合、多軸工作機械の各駆動軸の移動速度を低減するために十分であれば、機械座標系ＮＣデータ中のワークＷを移動させる駆動軸の修正速度データＶWDRのみを演算してデータ出力部８６へ出力してもよいし、あるいは、工具５を移動させる駆動軸の修正速度データＶCDRのみを演算してデータ出力部８６へ出力してもよい。また、必要であれば、機械座標系ＮＣデータ中のワークＷを移動させる駆動軸の修正速度データＶWDRおよび工具５を移動させる駆動軸の修正速度データＶCDRの双方を演算してデータ出力部８６へ出力してもよい。

データ出力部８６は座標系変換部８１および速度修正部８５に接続され、機械座標系ＮＣデータ中のワークＷに対する指令速度データＶWDまたは工具５に対する指令速度データＶCDを、速度修正部８５によって算出された修正速度データＶWDR、ＶCDRに置き換えて、ＮＣ工作装置７へと供給する。
ＮＣ工作装置７は、修正速度データＶWDR、ＶCDRを含む機械座標系ＮＣデータの供給を受けることにより、低減した速度で各駆動軸を動作させワークＷおよび工具５を作動させる。

＜他の実施形態＞
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。
本発明による数値制御装置およびＮＣデータ解析装置が使用可能な工作機械は、ワークと工具とを相対的に移動可能な駆動軸として、少なくとも、直進軸と回転軸とをそれぞれ１軸以上有している工作機械であればよい。

オーバライド量テーブルは、多軸工作機械の仕様、各駆動軸の剛性、各駆動軸の移動可能速度、ワークの材質、ワークの形状等に応じて設定することにより、加工条件を最適化することが可能となる。
数値制御装置は、ワークに対する工具の指令送り速度にオーバライド量を乗算させる代わりに、ワークを移動させる駆動軸の移動速度および工具を移動させる駆動軸の移動速度のいずれかに乗算して、各駆動軸の速度を修正してもよい。

本発明の実施形態１による多軸工作機械の構成を示したブロック図 多軸工作機械の工具の移動方法をワーク座標系により示した概略図 ワークがＡ軸およびＢ軸回りに回転する場合の、加工点とＡ軸との間の距離の算出方法を説明するための図 ワークがＡ軸およびＢ軸回りに回転する場合の、加工点とＢ軸との間の距離の算出方法を説明するための図 工具がＡ軸回りに回転しワークがＢ軸回りに回転する場合に、加工点と回転中心との間の距離の算出方法を説明するための図 工具がＡ軸およびＢ軸回りに回転する場合に、加工点とＢ軸との間の距離の算出方法を説明するための図 工具がＡ軸およびＢ軸回りに回転する場合に、加工点とＡ軸との間の距離の算出方法を説明するための図 オーバライド量テーブルを示した図 実施形態２による多軸工作機械の構成を示したブロック図 従来技術による多軸工作機械の加工方法を示した概略図 従来技術による多軸工作機械の加工方法において、ワークが旋回した場合を示した概略図

符号の説明

図面中、１は数値制御装置、３はＮＣデータ作成装置、５は工具、８はＮＣデータ解析装置、１１は機械座標系ＮＣデータ記憶部（ＮＣデータ記憶部）、１３，８３はオーバライド量演算部、１５，８５は速度修正部、８１は座標系変換部、５１は加工点、Ｗはワークを示している。

Claims (6)

1. ワークと工具とを相対的に移動可能な駆動軸として、少なくとも直進軸と回転軸とを有する工作機械の数値制御装置において、
   機械座標系における直進軸座標および回転軸角度と、前記工具の前記ワークに対する加工点の指令送り速度と、を含む機械座標系ＮＣデータを記憶するＮＣデータ記憶部と、
   前記ワークと前記工具との間の相対姿勢が変化する場合に、前記機械座標系ＮＣデータに基づいて求めた、前記ワークおよび／または前記工具の回転中心と、前記工具の前記ワークに対する前記加工点との間の距離に応じて、前記各駆動軸の移動速度を修正する速度修正部と、
   を備えたことを特徴とする工作機械の数値制御装置。
2. 前記速度修正部は、
   前記ワークおよび／または前記工具の回転中心と、前記工具の前記ワークに対する加工点との間の前記距離に基づいて設定されたオーバーライド量を、前記機械座標系ＮＣデータ中の前記指令送り速度に乗算することを特徴とする請求項１記載の工作機械の数値制御装置。
3. 前記工作機械は、
   前記回転軸として少なくとも２軸を有し、
   前記速度修正部は、
   前記２軸の回転軸について、それぞれ前記ワークおよび／または前記工具の回転中心と、前記工具の前記ワークに対する加工点との間の前記距離を算出し、算出された複数の前記距離の組み合わせに基づき、前記オーバーライド量を設定することを特徴とする請求項２記載の工作機械の数値制御装置。
4. 前記速度修正部は、
   記憶された前記距離と前記オーバーライド量との関係を示すテーブルに基づき、前記オーバーライド量を設定することを特徴とする請求項２または３に記載の工作機械の数値制御装置。
5. 前記速度修正部は、
   今後前記加工点が進行していく前記ワーク上の位置に応じて、現在位置における前記各駆動軸の移動速度を修正することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の工作機械の数値制御装置。
6. ワークと工具とを相対的に移動可能な駆動軸として、少なくとも直進軸と回転軸とを有する工作機械のＮＣデータ解析装置において、
   前記工具の軌跡と、該軌跡上の点における姿勢ベクトルに基づいてＮＣデータ作成装置において作成された、ワーク座標系における直進軸座標および回転軸角度のデータを有する基準のワーク座標系ＮＣデータを、前記各駆動軸の移動速度データを含む機械座標系ＮＣデータに変換する座標系変換部と、
   前記ワークと前記工具との間の相対姿勢が変化する場合に、前記機械座標系ＮＣデータに基づいて求めた、前記ワークおよび／または前記工具の回転中心と、前記工具の前記ワークに対する加工点との間の距離に応じて、前記機械座標系ＮＣデータ中の前記各駆動軸の移動速度データを修正する速度修正部と、
   を備えたことを特徴とする工作機械のＮＣデータ解析装置。

Images