JP5431987B2

JP5431987B2 - 工作機械の制御装置

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Publication number: JP5431987B2
Application number: JP2010018246A
Authority: JP
Inventors: 誠藤嶋; 英紀武富
Original assignee: DMG Mori Co Ltd
Current assignee: DMG Mori Co Ltd
Priority date: 2010-01-29
Filing date: 2010-01-29
Publication date: 2014-03-05
Anticipated expiration: 2030-01-29
Also published as: US8406913B2; US20110190925A1; DE102010064308A1; JP2011158982A

Description

本発明は、固定サイクルに係る加工プログラムを基に、工具及びワークを相対移動させる送り機構部の作動を制御する工作機械の制御装置に関する。

機械加工の分野では、従来から加工効率の向上が求められている。このため、工具及びワークの相対移動が、例えば、次のようにして制御されている（特開平１０−６３３２９号公報参照）。即ち、ある動作指令に従って移動している工具が指令位置に近づくと、この指令位置で停止するために工具が減速し始めるとともに、次の動作指令に従って工具が移動するように次の指令位置に向けて工具が加速し始める。そして、このように工具の移動が制御されると、工具の移動が完了して停止する前から次の移動が開始されるので、工具の移動時間、即ち、加工時間が短縮される。

特開平１０−６３３２９号公報

しかしながら、上述のように工具が移動すると、指令軌跡（本来の移動軌跡）と実際の移動軌跡との間に誤差を生じるため、その誤差量によっては加工精度が低下する場合がある。

具体的には、図１６に示すように、位置Ｐまでの指令軌跡Ｄ１と、位置Ｐから次の位置までの指令軌跡Ｄ２とが設定されている場合において、指令軌跡Ｄ１に係る動作指令の減速処理と指令軌跡Ｄ２に係る動作指令の加速処理とが同時に行われると、工具Ｔは、位置Ｐの内側を円弧状の移動軌跡Ｄ３に沿って移動するため、その分だけワークＷが余計に加工されることになる。

そして、通常、ワークＷを加工する工程には、荒加工工程と仕上加工工程とがあり、荒加工工程では、仕上代が残るように加工することから、ワークＷが余計に加工されたとしても、直ちに加工精度を低下させることにならない場合もあるが（図１６（ａ）参照）、仕上加工工程では、前記仕上代部分を加工することから、ワークＷが余計に加工されると、ワークＷの仕上後の形状まで加工されることとなって加工精度の低下を招く（図１６（ｂ）参照）。

このため、位置Ｐの部分における誤差量（ワークＷが余計に加工される量）を制御して、ワークＷの仕上後の形状まで加工されることがないように工具Ｔを移動させれば、ワークＷの加工精度が低下することもないし、加工時間の短縮を図ることもできる。

本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、ワークを加工するに当たり、加工精度を低下させることなく、加工時間を短縮することができる工作機械の制御装置の提供をその目的とする。

上記目的を達成するための本発明は、
工具及びワークを相対移動させる送り機構部を備えた工作機械に設けられ、固定サイクルに係る加工プログラムを基に前記送り機構部の作動を制御する制御装置であって、
前記固定サイクルに係る加工プログラムを記憶するプログラム記憶手段と、
前記プログラム記憶手段に格納された加工プログラムを解析して固定サイクル指令を抽出するプログラム解析手段と、
前記プログラム解析手段によって抽出された固定サイクル指令を基に、加工時間に比べ、どの程度加工精度を優先して加工をするかにより複数の等級に分けられた精度レベルを決定し、この精度レベルに対応したパラメータであって、前記送り機構部の作動制御に関連したパラメータを設定するパラメータ設定手段と、
前記プログラム解析手段によって抽出された固定サイクル指令と、前記パラメータ設定手段によって設定されたパラメータとを基に前記送り機構部を制御して前記工具を相対移動させる駆動制御手段とを備え、
前記駆動制御手段は、２つの直線移動経路の交差部については、前記パラメータ設定手段によって設定されるパラメータに応じた円弧状の移動軌跡であって、前記各直線移動経路と接し、前記精度レベルの等級が低いほど前記交差部から離れる移動軌跡に沿って前記工具を相対移動させるように構成され、
前記パラメータ設定手段は、前記パラメータを設定するに当たり、前記固定サイクル指令を基に加工種別を認識して、認識した加工種別が仕上加工である場合には、最も等級の高い精度レベルに決定して、決定した精度レベルに対応するパラメータを設定する一方、認識した加工種別が荒加工である場合には、２つの直線が交差する角部を仮想的に設定した後、前記工具が前記仮想角部を移動する際の、前記パラメータに応じた円弧状の移動軌跡であって、前記各直線と接し、前記精度レベルの等級が低いほど前記仮想角部から離れる移動軌跡と、前記２つの直線を前記固定サイクル指令から認識される仕上代分だけ内側にオフセットして得られるオフセット直線とが交差しない精度レベルの中で最も低い等級の精度レベルを決定し、決定した精度レベルに対応するパラメータを設定するように構成されてなることを特徴とする工作機械の制御装置に係る。

この発明によれば、所定の加工を行うための加工プログラム（固定サイクルに係る加工プログラム、或いは、固定サイクルに係る加工プログラムを含む加工プログラム）が、プログラム記憶手段に予め格納される。前記固定サイクルとは、例えば、外周加工やポケット穴加工、穴あけ加工といった加工に関し、一連の加工動作を通常よりも少ないブロックで指令することができるようになったものであり、この指令（固定サイクル指令）には、加工種別，仕上代，送り速度，１回当たりの切り込み量，総切り込み量及び切り込み回数などの内、少なくとも１つ以上に関するデータが含まれる。

そして、プログラム解析手段により、プログラム記憶手段に格納された加工プログラムが解析されて固定サイクル指令が抽出されると、抽出された固定サイクル指令を基に、パラメータ設定手段により精度レベルが決定され、この精度レベルに対応したパラメータであって、工具及びワークを相対移動させる送り機構部の作動制御に関連したパラメータが設定される。

尚、前記精度レベルとは、加工時間に比べ、どの程度加工精度を優先してワークを加工するかによって複数の等級に分けられたものであり、例えば、加工精度を優先する（加工時間が長い）ものほど等級が高く、加工時間を優先する（加工時間が短い）ものほど等級が低く設定される。したがって、荒加工では等級が低く、仕上加工では等級が高くなる。また、前記パラメータとしては、例えば、補間前加減速最大加速度，補間前加減速加速度変化時間，許容加速度変化量，直線コーナでの各軸許容加速度変化量，スムーズベル型加減速の加加速度変化時間割合，円弧補間での許容加速度，補間後加減速時定数，コーナでの許容速度差及び最大加工速度などが挙げられる。

また、前記パラメータ設定手段による精度レベルの決定は、次のようにして行われる。まず、固定サイクル指令を基に加工種別が認識され、認識された加工種別が仕上加工である場合には、最も等級の高い精度レベルに決定される。一方、認識された加工種別が荒加工である場合には、２つの直線が交差する角部が仮想的に設定された後、工具が仮想角部を移動する際の、パラメータに応じた円弧状の移動軌跡であって、各直線と接し、精度レベルの等級が低いほど仮想角部から離れる移動軌跡と、２つの直線を固定サイクル指令から認識される仕上代分だけ内側にオフセットして得られるオフセット直線とが交差しない精度レベルの中で最も低い等級の精度レベルが認識されることで決定される。尚、前記内側とは、移動軌跡が設定される側と同じ側のことである。

そして、このようにして精度レベルが決定され、パラメータが設定されると、設定されたパラメータと、プログラム解析手段によって抽出された固定サイクル指令とを基に、駆動制御手段により、送り機構部が制御されて工具がワークに対して相対移動するが、その際、２つの直線移動経路の交差部については、設定されたパラメータに応じた円弧状の移動軌跡であって、各直線移動経路に接し、精度レベルの等級が低いほど交差部から離れる移動軌跡に沿って工具が相対移動する。

このように、本発明に係る工作機械の制御装置によれば、固定サイクル指令から認識される加工種別が仕上加工である場合には、最も等級の高い精度レベルに決定して、決定した精度レベルに対応するパラメータを設定する一方、固定サイクル指令から認識される加工種別が荒加工である場合には、円弧状の移動軌跡とオフセット直線とが交差しない精度レベルの中で最も低い等級の精度レベルを決定して、決定した精度レベルに対応するパラメータを設定するようにしたので、加工精度を確保しながら可能な限り加工時間を短縮することができる。

尚、前記パラメータ設定手段は、前記固定サイクル指令を基に認識した加工種別が切り込みを複数回行う加工である場合、荒加工に相当する各回の切り込みについては、前記移動軌跡と、各回の加工後に残る加工量たる残加工量分だけ前記２つの直線を内側にオフセットして得られるオフセット直線とが交差しない精度レベルの中で最も低い等級の精度レベルをそれぞれ決定し、決定した精度レベルに対応するパラメータをそれぞれ設定する一方、仕上加工に相当する切り込みについては、最も等級の高い精度レベルに決定して、決定した精度レベルに対応するパラメータを設定するように構成され、前記駆動制御手段は、２つの直線移動経路の交差部については、前記パラメータ設定手段によって各回の切り込み毎に設定されるパラメータに応じた円弧状の移動軌跡に沿って前記工具を相対移動させるように構成されていても良い。

このようにしても、荒加工に相当する各回の切り込みについては、移動軌跡とオフセット直線とが交差しない精度レベルの中で最も低い等級の精度レベルを決定してパラメータを設定する一方、仕上加工に相当する切り込みについては、最も等級の高い精度レベルに決定してパラメータを設定するので、上記と同様、加工精度を確保しながら可能な限り加工時間を短縮することができる。

尚、切り込みを複数回行う加工には、荒加工しか行わないものと、荒加工を行った後、仕上加工を行うものとの両方が含まれ、荒加工を行った後、仕上加工を行う場合、固定サイクル指令に含まれるデータから、荒加工に相当する切り込み及び仕上加工に相当する切り込みをそれぞれ認識することができる。

また、前記パラメータ設定手段は、前記精度レベルを決定するに当たり、最も低い等級の精度レベルから１等級ずつ精度レベルを上げて、前記移動軌跡とオフセット直線とが交差しない精度レベルの中で最も低い等級の精度レベルを決定するように構成されていても良い。このようにすれば、ワークを加工し過ぎることなく、加工時間の短縮を図ることが可能な精度レベルを効率的に決定することができる。

また、前記パラメータ設定手段は、前記精度レベルを決定するに当たり、まず、前記仕上代又は残加工量が予め設定された値よりも大きいか否かを確認し、大きいと判断したときには、最も低い等級の精度レベルから１等級ずつ精度レベルを上げて、前記移動軌跡とオフセット直線とが交差しない精度レベルの中で最も低い等級の精度レベルを決定する一方、小さいと判断したときには、中間等級の精度レベルから１等級ずつ精度レベルを上げて、前記移動軌跡とオフセット直線とが交差しない精度レベルの中で最も低い等級の精度レベルを決定するように構成されていても良い。

仕上代又は残加工量が小さいときにまで、最も低い等級の精度レベルから精度レベルを上げていくようにしたのでは、非効率である。したがって、上記のように、仕上代又は残加工量の大きさを確認して、仕上代又は残加工量が小さいときには中間等級の精度レベルから精度レベルを上げていくようにすれば、より効率的に精度レベルを決定することができる。尚、中間等級の精度レベルとは、最も低い等級の精度レベルと最も高い等級の精度レベルとの間の精度レベルのことである。

また、切り込みを複数回行う加工の場合、前記パラメータ設定手段は、２回目以降の切り込みについて、前記精度レベルを決定するに当たり、前回の切り込み時における精度レベルから１等級ずつ精度レベルを上げて、前記移動軌跡とオフセット直線とが交差しない精度レベルの中で最も低い等級の精度レベルを決定するように構成されていても良い。

各回の切り込みについて、前記精度レベルを決定するに当たり、毎回、最も低い等級の精度レベルから精度レベルを上げていくようにしたのでは、非効率である。したがって、上記のように、２回目以降の切り込みについては、前回の切り込み時における精度レベルから精度レベルを上げていくようにすれば、より効率的に精度レベルを決定することができる。

以上のように、本発明に係る工作機械の制御装置によれば、ワークを加工するに当たり、加工精度を低下させることなく、加工時間を短縮することができる。

本発明の一実施形態に係るＮＣ工作機械の制御装置などの概略構成を示したブロック図である。本実施形態のプログラム記憶部に格納される加工プログラム例を示した説明図である。精度レベルとパラメータの値との関係を示した説明図である。精度レベルと加工精度及び加工時間との関係を示した説明図である。本実施形態のパラメータ設定部における一連の処理を示したフローチャートである。本実施形態のパラメータ設定部における一連の処理を示したフローチャートである。本実施形態のパラメータ設定処理を説明するための説明図である。本実施形態のパラメータ設定処理を説明するための説明図である。本実施形態のパラメータ設定処理を説明するための説明図である。本実施形態のパラメータ設定処理を説明するための説明図である。本実施形態のパラメータ設定処理を説明するための説明図である。本実施形態のパラメータ設定処理を説明するための説明図である。本発明の他の実施形態に係るパラメータ設定部における一連の処理を示したフローチャートである。本発明の他の実施形態に係るパラメータ設定部における一連の処理を示したフローチャートである。本発明の他の実施形態に係るパラメータ設定処理を説明するための説明図である。従来の問題点を説明するための説明図である。

以下、本発明の具体的な実施形態について、添付図面に基づき説明する。尚、図１は、本発明の一実施形態に係るＮＣ工作機械の制御装置などの概略構成を示したブロック図である。

図１に示すように、本例のＮＣ工作機械の制御装置１は、プログラム記憶部１１，プログラム解析部１２，解析結果記憶部１３，パラメータ記憶部１４，パラメータ設定部１５，設定パラメータ記憶部１６及び駆動制御部１７を備えて構成されており、工具ＴをワークＷに対して移動させる送り機構部３０を備えたＮＣ工作機械に設けられてこの送り機構部３０の作動を制御する。

前記プログラム記憶部１１には、所定の加工を行うための加工プログラムであり、且つ固定サイクルに係る加工プログラム、或いは、固定サイクルに係る加工プログラムを含む加工プログラムが格納される。

尚、前記固定サイクルとは、例えば、外周加工やポケット穴加工、穴あけ加工といった加工に関し、一連の加工動作を通常よりも少ないブロックで指令することができるようになったものであり、この指令（固定サイクル指令）には、加工種別，仕上代，送り速度，１回当たりの切り込み量，総切り込み量及び切り込み回数などの内、少なくとも１つ以上に関するデータが含まれる。

図２は、前記プログラム記憶部１１に格納される加工プログラム例を示したものであり、（ａ）では、Ｇ７１が加工種別（荒加工）、Ｕ２．０が切り込み量、Ｕ０．３がＸ軸方向の仕上代、Ｗ０．１がＺ軸方向の仕上代、Ｆ０．３が送り速度をそれぞれ示し、（ｂ）では、Ｇ７０が加工種別（仕上加工）を示し、（ｃ）では、Ｇ４２７が加工種別（荒加工をした後、仕上加工をする一連の加工）、Ｉ１００．が総切り込み量、Ｋ１０．が荒加工時の１回当たりの切り込み量、Ｗ５．が仕上代、Ｆ１０００が荒加工時の送り速度、Ｅ５００が仕上加工時の送り速度をそれぞれ示している。尚、本実施形態では、（ａ）及び（ｂ）に示すような、加工種別が荒加工か仕上加工のどちらかに該当する加工プログラムから精度レベルを自動決定する（パラメータを自動設定する）態様について説明し、（ｃ）に示すような、切り込みを複数回行う加工の加工プログラムから精度レベルを自動決定する（パラメータを自動設定する）態様については後述する。

前記プログラム解析部１２は、前記プログラム記憶部１１に格納された加工プログラムを解析して、工具Ｔの移動位置及び送り速度に関する動作指令と、前記固定サイクル指令とを抽出し、抽出したこれらの指令を前記解析結果記憶部１３に格納する。

前記パラメータ記憶部１４には、前記送り機構部３０の作動制御に関連したパラメータが格納される。前記パラメータとしては、例えば、補間前加減速最大加速度，補間前加減速加速度変化時間，許容加速度変化量，直線コーナでの各軸許容加速度変化量，スムーズベル型加減速の加加速度変化時間割合，円弧補間での許容加速度，補間後加減速時定数，コーナでの許容速度差及び最大加工速度などを挙げることができる。

尚、これらのパラメータについて簡単に説明すると、補間前加減速最大加速度とは、加減速時の最大加速度のことであり、補間前加減速加速度変化時間とは、加減速時に加速度が最大加速度に到達するまでの時間のことであり、許容加速度変化量とは、直線指令と円弧指令との交点で生じる加速度差の許容値のことであり、直線コーナでの各軸許容加速度変化量とは、直線指令と直線指令との交点で生じる加速度差の許容値のことであり、スムーズベル型加減速の加加速度変化時間割合とは、加減速時に加加速度が最大加加速度に到達するまでの時間のことであり、円弧補間での許容加速度とは、円弧補間指令時に生じる円弧半径誤差と加速度との関係から求まる加速度の許容値のことであり、補間後加減速時定数とは、各送り軸における速度が指令速度に到達するまでの時間のことであり、コーナでの許容速度差とは、コーナ部分で生じる各送り軸の速度差の許容値のことであり、最大加工速度とは、指令可能な最大速度のことである。

また、これらのパラメータはどのような形式で格納されていても良いが、本例では、例えば、これらのパラメータに関し、図３に示すように、精度レベルとパラメータの値との関係を示した１次式がそれぞれ格納される。また、精度レベルとは、加工時間に比べ、どの程度加工精度を優先してワークＷを加工するかによって複数の等級（本例では、精度レベル１〜精度レベル１０の１０等級）に分けられたものであり、例えば、加工精度を優先する（加工時間が長い）ものほど等級が高く、加工時間を優先する（加工時間が短い）ものほど等級が低く設定される（図４参照）。したがって、荒加工では等級が低く、仕上加工では等級が高くなる。

前記パラメータ設定部１５は、前記解析結果記憶部１３に格納された固定サイクル指令と、前記パラメータ記憶部１４に格納されたパラメータとを基に、前記精度レベルを決定してこの精度レベルに対応したパラメータを設定し、設定したパラメータを前記設定パラメータ記憶部１６に格納する。

具体的には、パラメータ設定部１５は、図５及び図６に示すような一連の処理を実行するようになっており、まず、固定サイクル指令、即ち、固定サイクル指令に含まれる各種データ（例えば、加工種別や仕上代、送り速度など）を認識した後（ステップＳ１）、認識した加工種別が仕上加工であるか否かを確認し（ステップＳ２）、仕上加工でないと判断した場合、即ち、加工種別が荒加工であると判断した場合には、前記認識した仕上代が予め設定された値（閾値）よりも大きいか否かを確認する（ステップＳ３）。

そして、このステップＳ３で大きいと判断した場合には、精度レベルをＬ＝１に設定する一方（ステップＳ４）、小さいと判断した場合には、精度レベルをＬ＝５に設定した後（ステップＳ５）、精度レベルがＬ＝１０、即ち、最も等級の高い精度レベルであるか否かを確認する（ステップＳ６）。尚、前記予め設定された値（閾値）は、これよりも仕上代が小さいと判断されたときに設定される精度レベル（本例では精度レベル５）に応じて決定される。

前記ステップＳ６で精度レベルがＬ＝１０でないと判断した場合には、各パラメータの１次式を基に、精度レベルがＬ（１≦Ｌ≦９）のときの各パラメータの値を算出し（ステップＳ７）、算出した各パラメータの値と、前記認識した送り速度とを基に、工具Ｔの移動軌跡Ｃを算出する（ステップＳ８）。

ここで、工具Ｔの移動軌跡Ｃを算出する方法について説明すると、まず、図７に示すように、位置ＰまでのＸ軸に平行な直線Ｌ１と、位置Ｐから次の位置までのＹ軸に平行な直線Ｌ２とが直角に交差する角部を仮想的に設定した後、図９及び図１１に示すように、この仮想角部を工具Ｔが移動する際の、前記各パラメータの値に応じた円弧状の移動軌跡Ｃを算出する（前記各パラメータを基に前記駆動制御部１７により工具Ｔの移動が制御されたとすれば得られる移動軌跡Ｃを算出する）。この移動軌跡Ｃは、各直線Ｌ１，Ｌ２と接し、精度レベルの等級が低いほど前記仮想角部から離れるものである。

尚、図８（ａ）及び図１０（ａ）ではＸ軸方向における工具Ｔの指令速度、図８（ｂ）及び図１０（ｂ）ではＹ軸方向における工具Ｔの指令速度をそれぞれ示しているが、図８の方が図１０よりもコーナ（角部）での速度差が大きい。この速度差は、コーナでの許容速度差に関するパラメータによって決まるものであり、精度レベルの等級が低いほどコーナでの許容速度差が大きく設定され、精度レベルの等級が高いほどコーナでの許容速度差が小さく設定される。また、許容速度差が大きいほど早くＹ軸方向への移動が開始されるため、円弧状の移動軌跡Ｃ（位置Ｐからの誤差量）が大きく（図８及び図９参照）、許容速度差が小さいほど遅くＹ軸方向への移動が開始されるため、円弧状の移動軌跡Ｃ（位置Ｐからの誤差量）が小さい（図１０及び図１１参照）。更に、Ｙ軸方向への移動が早く開始されるほど工具Ｔの移動時間（加工時間）が短く、Ｙ軸方向への移動が遅く開始されるほど工具Ｔの移動時間（加工時間）が長い。したがって、精度レベルの等級が高くなるほど、位置Ｐからの誤差量は小さくなるが、加工時間は長くなる。

次に、前記認識した仕上代を基に、図１２に示すように、前記２つの直線Ｌ１，Ｌ２を仕上代分だけ内側にオフセットして得られるオフセット直線Ｌ３、即ち、加工後の形状線を算出した後（ステップＳ９）、前記算出した移動軌跡Ｃとオフセット直線Ｌ３とが交差するか否か、即ち、加工し過ぎとなるか否かを確認して（ステップＳ１０）、交差しないと判断した場合には、精度レベルをこの精度レベル（Ｌ（１≦Ｌ≦９））に決定し（ステップＳ１１）、ステップＳ１４の処理に進む。

尚、前記内側とは、移動軌跡Ｃが設定される側と同じ側のことである。また、移動軌跡Ｃとオフセット直線Ｌ３とが交差するか否かは、例えば、移動軌跡Ｃとオフセット直線Ｌ３とが交点を有するか否かを求めて、交点がある場合に交差すると判定することができる。また、図１２（ａ）は、移動軌跡Ｃとオフセット直線Ｌ３とが交差しない場合を図示したものであり、図１２（ｂ）は、移動軌跡Ｃとオフセット直線Ｌ３とが交差する場合を図示したものである。

一方、前記ステップＳ１０で交差すると判断した場合には、精度レベルを１つ上の等級の精度レベル（Ｌ＝Ｌ＋１）にして（ステップＳ１２）、ステップＳ６以降の処理を再度行う。

また、前記ステップＳ２で加工種別が仕上加工であると判断した場合、及び、前記ステップＳ６で精度レベルがＬ＝１０であると判断した場合には、精度レベルを１０、即ち、最も等級の高い精度レベルに決定して、パラメータ記憶部１４に格納された各パラメータの１次式を基に、精度レベルが１０のときの各パラメータの値を算出し（ステップＳ１３）、ステップＳ１４では、前記ステップＳ７若しくはステップＳ１３で算出した各パラメータの値を各パラメータの設定値として設定し、設定した各パラメータの設定値を設定パラメータ記憶部１６に格納して、上記一連の処理を終了する。

前記駆動制御部１７は、軸移動指令生成部１８，加減速計算部１９，各軸指令位置生成部２０及びモータ制御部２１から構成されており、前記解析結果記憶部１３に格納された動作指令及び固定サイクル指令と、前記設定パラメータ記憶部１６に格納された各パラメータの設定値とを基に、前記送り機構部３０を構成する駆動モータを制御して前記工具Ｔ及びワークＷを相対移動させる。

前記軸移動指令生成部１８は、前記動作指令及び固定サイクル指令と、前記各パラメータ（例えば、コーナでの許容速度差及び最大加工速度に関するパラメータ）の設定値とを基に、工具Ｔの移動位置及び送り速度に関する指令を生成する。

前記加減速計算部１９は、前記軸移動指令生成部１８によって生成された工具Ｔの移動位置及び送り速度に関する指令と、前記各パラメータ（例えば、補間前加減速最大加速度，補間前加減速加速度変化時間，許容加速度変化量，スムーズベル型加減速の加加速度変化時間割合，円弧補間での許容加速度及びコーナでの許容速度差）の設定値とを基にこの指令速度に対して加減速処理を行う。

前記各軸指令位置生成部２０は、前記加減速計算部１９における加減速処理で得られた値と、前記各パラメータ（例えば、直線コーナでの各軸許容加速度変化量，補間後加減速時定数及び最大加工速度）の設定値とを基に、各送り軸に関する指令位置をそれぞれ生成する。

前記モータ制御部２１は、前記各軸指令位置生成部２０によって生成された各送り軸に関する指令位置を基に送り機構部３０の駆動モータを制御する。

尚、これら軸移動指令生成部１８，加減速計算部１９，各軸指令位置生成部２０及びモータ制御部２１によって、工具Ｔが２つの直線移動経路Ｌ１，Ｌ２の交差部を移動せしめられる際には、図９，図１１及び図１２に示すように、各直線移動経路Ｌ１，Ｌ２と接し、前記各パラメータの設定値に応じた円弧状の移動軌跡Ｃに沿って移動せしめられる。この移動軌跡Ｃは、前記精度レベルの等級が低いほど早く直線移動経路Ｌ２に係る動作が開始されるため、前記精度レベルの等級が低いほど前記交差部から離れたものとなる。また、各パラメータの設定値が最も等級の高い精度レベルに対応したものとなっている場合、前記移動軌跡Ｃは極めて小さいか、全く設定されず、設定されていないとき、工具Ｔは位置Ｐを通るように移動する。

以上のように構成された本例のＮＣ工作機械の制御装置１によれば、プログラム記憶部１１に加工プログラムが、パラメータ記憶部１４にパラメータが予め格納される。そして、プログラム記憶部１１に格納された加工プログラムが当該制御装置１において実行されると、プログラム解析部１２により、プログラム記憶部１１内の加工プログラムが解析されて、工具Ｔの移動位置及び送り速度に関する動作指令と、固定サイクル指令とが抽出され、抽出されたこれらの指令が解析結果記憶部１３に格納される。

この後、解析結果記憶部１３に格納された固定サイクル指令と、パラメータ記憶部１４に格納されたパラメータとを基に、パラメータ設定部１５により精度レベルが決定されて、この精度レベルに対応した各パラメータの値が設定され、設定された各パラメータの値が設定パラメータ記憶部１６に格納される。

そして、解析結果記憶部１３に格納された固定サイクル指令と、設定パラメータ記憶部１６に格納された各パラメータの設定値とを基に、駆動制御部１７により、送り機構部３０の駆動モータが制御されて工具Ｔ及びワークＷが相対移動せしめられる。その際、２つの直線移動経路Ｌ１，Ｌ２の交差部については、各直線移動経路Ｌ１，Ｌ２に接し、精度レベルの等級が低いほど交差部から離れる移動軌跡Ｃに沿って工具Ｔが相対移動する。

斯くして、本例のＮＣ工作機械の制御装置１によれば、加工種別が仕上加工であるときには、最も等級の高い精度レベルに決定して、決定した精度レベルに対応するパラメータを設定する一方、加工種別が荒加工であるときには、円弧状の移動軌跡Ｃとオフセット直線Ｌ３とが交差しない精度レベルの中で最も低い等級の精度レベルを決定して、決定した精度レベルに対応するパラメータを設定するようにしたので、加工精度を確保しながら可能な限り加工時間を短縮することができる。

また、精度レベルを決定するに当たり、仕上代が予め設定された値よりも大きいか否かを確認して、大きいと判断したときには、最も低い等級の精度レベル（精度レベル１）から１等級ずつ精度レベルを上げる一方、小さいと判断したときには、中間等級の精度レベル（本例では、精度レベル５）から１等級ずつ精度レベルを上げて、前記移動軌跡Ｃとオフセット直線Ｌ３とが交差しない精度レベルの中で最も低い等級の精度レベルを決定するようにしたので、仕上代が小さいときにまで、最も低い等級の精度レベルから精度レベルを順次上げていくのを防止して、ワークＷを加工し過ぎることなく、加工時間の短縮を図ることが可能な精度レベルを効率的に決定することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の採り得る具体的な態様は、何らこれに限定されるものではない。

上例では、前記パラメータ設定部１５が精度レベルを決定するに当たり、仕上代の大きさを確認して、仕上代が小さいときには、中間等級の精度レベルたる精度レベル５から１等級ずつ精度レベルを上げて、移動軌跡Ｃとオフセット直線Ｌ３とが交差しない精度レベルの中で最も低い等級の精度レベルを決定するように構成されていたが、中間等級の精度レベルは精度レベル５に何ら限られるものではない。例えば、精度レベル３や４であっても良いし、精度レベル６や７であっても良い。

また、前記パラメータ設定部１５が精度レベルを決定するに当たり、仕上代の大きさを確認して、仕上代が大きいときには、最も低い等級の精度レベルから１等級ずつ精度レベルを上げ、仕上代が小さいときには、中間等級の精度レベルから１等級ずつ精度レベルを上げて、移動軌跡Ｃとオフセット直線Ｌ３とが交差しない精度レベルの中で最も低い等級の精度レベルを決定するように構成されていたが、仕上代の大きさを確認することなく、常に、最も低い等級の精度レベルから１等級ずつ精度レベルを上げるように構成されていても良い。

また、前記パラメータ設定部１５は、切り込みを複数回行う加工のための前記パラメータを設定するように構成されていても良い。尚、切り込みを複数回行う加工とは、例えば、図２（ｃ）に示すような、荒加工をした後、仕上加工をする一連の加工や、切り込みを複数回行う荒加工などが挙げられる。この場合、前記パラメータ設定部１５は、図１３及び図１４に示すような一連の処理を実行して荒加工時における各回の切り込みについて各パラメータを設定するように構成される。

パラメータ設定部１５は、まず、固定サイクル指令、即ち、固定サイクル指令に含まれる各種データ（例えば、加工種別や仕上代、荒加工時における送り速度、荒加工時における１回当たりの切り込み量、総切り込み量など）を認識した後（ステップＳ２１）、認識した加工種別が切り込みを複数回行う加工であるか否かを確認し（ステップＳ２２）、切り込みを複数回行う加工であると判断した場合には、前記認識した仕上代，荒加工時における１回当たりの切り込み量及び総切り込み量を基に荒加工時の切り込み回数Ｎを算出，認識する（ステップＳ２３）。尚、荒加工時の切り込み回数Ｎは、仕上代をＳ、荒加工時における１回当たりの切り込み量をＴ、総切り込み量をＵとすれば、例えば、Ｎ＝（Ｕ−Ｓ）／Ｔにより算出することができる。

この後、カウンタｎを１に設定した後（ステップＳ２４）、精度レベルをＬ＝１に設定し（ステップＳ２５）、１回目の切り込みについて残加工量を算出する（ステップＳ２６）。この残加工量は、図１５（ａ）に示すように、１回目の加工後に残る加工量のことであり、仕上加工での加工量、即ち、仕上代を含んだものである。また、この残加工量は、前記認識した総切り込み量から１回目の切り込み量を引くことで求めることができる。

次に、前記算出した残加工量がゼロであるか否かを確認して（ステップＳ２７）、ゼロでないと判断した場合には、精度レベルがＬ＝１０（最も等級の高い精度レベル）であるか否かを確認し（ステップＳ２８）、精度レベルがＬ＝１０でないと判断した場合には、各パラメータの１次式を基に、精度レベルがＬ（１≦Ｌ≦９）のときの各パラメータの値を算出し（ステップＳ２９）、算出した各パラメータの値と、前記認識した送り速度とを基に、上記と同様にして工具Ｔの移動軌跡Ｃを算出する（ステップＳ３０）。

ついで、前記算出した残加工量を基に、図１５（ａ）に示すように、前記２つの直線Ｌ１，Ｌ２を前記認識した残加工量分だけ内側にオフセットして得られるオフセット直線Ｌ３（すべての加工を終えた後の形状線）を算出した後（ステップＳ３１）、前記算出した移動軌跡Ｃとオフセット直線Ｌ３とが交差するか否かを確認して（ステップＳ３２）、交差しないと判断した場合には、精度レベルをこの精度レベル（Ｌ（１≦Ｌ≦９））に決定し（ステップＳ３３）、ステップＳ３６の処理に進む。

一方、前記ステップＳ３２で交差すると判断した場合には、精度レベルを１つ上の等級の精度レベル（Ｌ＝Ｌ＋１）にして（ステップＳ３４）、ステップＳ２８以降の処理を再度行う。

また、前記ステップＳ２７で前記残加工量がゼロであると判断した場合、及び、前記ステップＳ２８で精度レベルがＬ＝１０であると判断した場合には、精度レベルを１０（最も等級の高い精度レベル）に決定して、パラメータ記憶部１４に格納された各パラメータの１次式を基に、精度レベルが１０のときの各パラメータの値を算出し（ステップＳ３５）、ステップＳ３６では、前記ステップＳ２９若しくはステップＳ３５で算出した各パラメータの値を１回目の切り込み時における各パラメータの設定値として設定し、設定した各パラメータの設定値を設定パラメータ記憶部１６に格納する。

そして、カウンタｎを更新しながら、すべての回の切り込みに関し、各パラメータを設定してその設定値を設定パラメータ記憶部１６に格納するが（ステップＳ３７，Ｓ３８）、２回目以降の切り込みについては、精度レベルを前回の切り込み時における精度レベルと同じ精度レベルに設定して（ステップＳ３９）、ステップＳ２６以降の処理を行い、すべての回の切り込みについて各パラメータを設定すると、即ち、カウンタｎと前記認識した切り込み回数Ｎとが等しくなると（ステップＳ３７）、上記一連の処理を終了する。

また、前記ステップＳ２２で切り込みを複数回行う加工でないと判断した場合にも処理を終了する。この場合には、図５及び図６に示すような処理によりパラメータが設定される。

尚、２回目の加工後に残る加工量（残加工量）は、図１５（ｂ）に示すように、総切り込み量から１回目の切り込み量及び２回目の切り込み量を引くことで求めることができる。また、移動軌跡Ｃについては、図１５（ｂ）に示すようになる。同様にして、３回目以降の切り込みについても、残加工量や移動軌跡Ｃを算出することができる。

このようにして、パラメータ設定部１５は、荒加工時における各回の切り込みについて各パラメータを設定する。また、パラメータ設定部１５は、荒加工後に仕上加工が行われる場合、仕上加工時における切り込みについては、精度レベルを１０（最も等級の高い精度レベル）に決定して、パラメータ記憶部１４に格納された各パラメータの１次式を基に、精度レベルが１０のときの各パラメータの値を算出して、算出した各パラメータの値を各パラメータの設定値として設定し、設定した各パラメータの設定値を設定パラメータ記憶部１６に格納する。

尚、荒加工後に仕上加工が行われるか否かは、固定サイクル指令に含まれる加工種別が、荒加工後に仕上加工をする一連の加工であるのか、荒加工のみであるのかを確認することで判別することができる。また、荒加工後に仕上加工が行われる場合、固定サイクル指令には、荒加工に関するデータだけでなく、仕上加工に関するデータも含まれるので、仕上加工に関するデータが含まれているか否かで判別することもできる。

また、前記駆動制御部１７は、前記解析結果記憶部１３に格納された動作指令及び固定サイクル指令と、前記設定パラメータ記憶部１６に格納された、荒加工時における各回の切り込みに関する各パラメータの設定値、或いは、荒加工時における各回の切り込みに関する各パラメータの設定値及び仕上加工時における切り込みに関する各パラメータの設定値とを基に、上記と同様に、前記送り機構部３０を構成する駆動モータを制御する。

このように前記パラメータ設定部１５及び駆動制御部１７を構成しても、上記と同様、加工精度を確保しながら可能な限り加工時間を短縮することができる。また、２回目以降の切り込みについて前記精度レベルを決定するに当たり、前回の切り込み時における精度レベルから１等級ずつ精度レベルを上げて、前記移動軌跡Ｃとオフセット直線Ｌ３とが交差しない精度レベルの中で最も低い等級の精度レベルを決定するようにしたので、毎回、最も低い等級の精度レベルから精度レベルを順次上げていくのを防止して、ワークＷを加工し過ぎることなく、加工時間の短縮を図ることが可能な精度レベルを効率的に決定することができる。

尚、前記精度レベルを決定するに当たり、前回の切り込み時における精度レベルから１等級ずつ精度レベルを上げるのではなく、上記と同様に、残加工量が予め設定された値よりも大きいか否かを確認して、大きいと判断したときには、最も低い等級の精度レベル（精度レベル１）から１等級ずつ精度レベルを上げる一方、小さいと判断したときには、中間等級の精度レベル（例えば、精度レベル５）から１等級ずつ精度レベルを上げて、前記移動軌跡Ｃとオフセット直線Ｌ３とが交差しない精度レベルの中で最も低い等級の精度レベルを決定するようにしても良い。

また、上例では、各パラメータに関し、精度レベルとパラメータの値との関係を示した１次式をパラメータ記憶部１４に格納したが、これに限られるものではなく、精度レベル毎に各パラメータの値を格納するようにしても良い。この場合、パラメータ設定部１５は、決定した精度レベルに対応する各パラメータの値を設定値として設定パラメータ記憶部１６に格納する。

また、前記パラメータ設定部１５は、前記移動軌跡Ｃとオフセット直線Ｌ３とが交差すると判断した場合、精度レベルを１等級上げて、この等級の精度レベルのときに前記移動軌跡Ｃとオフセット直線Ｌ３とが交差するか否かを確認するようにしたが、前記移動軌跡Ｃとオフセット直線Ｌ３とが交差すると判断すると、どの程度交差するのか、即ち、どの程度加工し過ぎとなるのかを求めて、加工し過ぎ量が多い場合には、精度レベルを２等級上げるようにしても良い。

更に、前記パラメータ設定部１５は、加工種別を、固定サイクル指令に含まれるＧコードから認識するように構成されていても、固定サイクル指令に含まれる仕上代に関するデータから認識するように構成されていても良い。また、精度レベルの決定及びパラメータの設定は、実際にワークＷを加工する際に行っても、加工シミュレーションの際に行っても良い。

１ＮＣ工作機械の制御装置
１１プログラム記憶部
１２プログラム解析部
１３解析結果記憶部
１４パラメータ記憶部
１５パラメータ設定部
１６設定パラメータ記憶部
１７駆動制御部
１８軸移動指令生成部
１９加減速計算部
２０各軸指令位置生成部
２１モータ制御部
３０送り機構部

Claims

工具及びワークを相対移動させる送り機構部を備えた工作機械に設けられ、固定サイクルに係る加工プログラムを基に前記送り機構部の作動を制御する制御装置であって、
前記固定サイクルに係る加工プログラムを記憶するプログラム記憶手段と、
前記プログラム記憶手段に格納された加工プログラムを解析して固定サイクル指令を抽出するプログラム解析手段と、
前記プログラム解析手段によって抽出された固定サイクル指令を基に、加工時間に比べ、どの程度加工精度を優先して加工をするかにより複数の等級に分けられた精度レベルを決定し、この精度レベルに対応したパラメータであって、前記送り機構部の作動制御に関連したパラメータを設定するパラメータ設定手段と、
前記プログラム解析手段によって抽出された固定サイクル指令と、前記パラメータ設定手段によって設定されたパラメータとを基に前記送り機構部を制御して前記工具を相対移動させる駆動制御手段とを備え、
前記駆動制御手段は、２つの直線移動経路の交差部については、前記パラメータ設定手段によって設定されるパラメータに応じた円弧状の移動軌跡であって、前記各直線移動経路と接し、前記精度レベルの等級が低いほど前記交差部から離れる移動軌跡に沿って前記工具を相対移動させるように構成され、
前記パラメータ設定手段は、前記固定サイクル指令を基に加工種別を認識して、認識した加工種別が仕上加工である場合には、最も等級の高い精度レベルに決定して、決定した精度レベルに対応するパラメータを設定する一方、認識した加工種別が荒加工である場合には、２つの直線が交差する角部を仮想的に設定した後、前記工具が前記仮想角部を移動する際の、前記パラメータに応じた円弧状の移動軌跡であって、前記各直線と接し、前記精度レベルの等級が低いほど前記仮想角部から離れる移動軌跡と、前記２つの直線を前記固定サイクル指令から認識される仕上代分だけ内側にオフセットして得られるオフセット直線とが交差しない精度レベルの中で最も低い等級の精度レベルを決定し、決定した精度レベルに対応するパラメータを設定するように構成されてなることを特徴とする工作機械の制御装置。
前記パラメータ設定手段は、認識した加工種別が荒加工である場合に前記精度レベルを決定するに当たり、最も低い等級の精度レベルから１等級ずつ精度レベルを上げて、前記移動軌跡とオフセット直線とが交差しない精度レベルの中で最も低い等級の精度レベルを決定するように構成されてなることを特徴とする請求項１記載の工作機械の制御装置。
前記パラメータ設定手段は、認識した加工種別が荒加工である場合に前記精度レベルを決定するに当たり、まず、前記仕上代が予め設定された値よりも大きいか否かを確認し、大きいと判断したときには、最も低い等級の精度レベルから１等級ずつ精度レベルを上げて、前記移動軌跡とオフセット直線とが交差しない精度レベルの中で最も低い等級の精度レベルを決定する一方、小さいと判断したときには、中間等級の精度レベルから１等級ずつ精度レベルを上げて、前記移動軌跡とオフセット直線とが交差しない精度レベルの中で最も低い等級の精度レベルを決定するように構成されてなることを特徴とする請求項２記載の工作機械の制御装置。
前記パラメータ設定手段は、前記固定サイクル指令を基に認識した加工種別が切り込みを複数回行う加工である場合、荒加工に相当する各回の切り込みについては、前記移動軌跡と、各回の加工後に残る加工量たる残加工量分だけ前記２つの直線を内側にオフセットして得られるオフセット直線とが交差しない精度レベルの中で最も低い等級の精度レベルをそれぞれ決定し、決定した精度レベルに対応するパラメータをそれぞれ設定する一方、仕上加工に相当する切り込みについては、最も等級の高い精度レベルに決定して、決定した精度レベルに対応するパラメータを設定するように構成され、
前記駆動制御手段は、２つの直線移動経路の交差部については、前記パラメータ設定手段によって各回の切り込み毎に設定されるパラメータに応じた円弧状の移動軌跡に沿って前記工具を相対移動させるように構成されてなることを特徴とする請求項１記載の工作機械の制御装置。
前記パラメータ設定手段は、各回の切り込みについて、前記精度レベルを決定するに当たり、最も低い等級の精度レベルから１等級ずつ精度レベルを上げて、前記移動軌跡とオフセット直線とが交差しない精度レベルの中で最も低い等級の精度レベルを決定するように構成されてなることを特徴とする請求項４記載の工作機械の制御装置。
前記パラメータ設定手段は、２回目以降の切り込みについて、前記精度レベルを決定するに当たり、前回の切り込み時における精度レベルから１等級ずつ精度レベルを上げて、前記移動軌跡とオフセット直線とが交差しない精度レベルの中で最も低い等級の精度レベルを決定するように構成されてなることを特徴とする請求項５記載の工作機械の制御装置。
前記パラメータ設定手段は、各回の切り込みについて、前記精度レベルを決定するに当たり、まず、前記残加工量が予め設定された値よりも大きいか否かを確認し、大きいと判断したときには、最も低い等級の精度レベルから１等級ずつ精度レベルを上げて、前記移動軌跡とオフセット直線とが交差しない精度レベルの中で最も低い等級の精度レベルを決定する一方、小さいと判断したときには、中間等級の精度レベルから１等級ずつ精度レベルを上げて、前記移動軌跡とオフセット直線とが交差しない精度レベルの中で最も低い等級の精度レベルを決定するように構成されてなることを特徴とする請求項５記載の工作機械の制御装置。