(57)【要約】  数値制御装置（１）が、加工プログラム内のプログラム指令に補間処理および加減速処理を行うことによってアンプ（３）への位置指令（Ａ４）を生成する第１の処理モードと、アンプ（３）の内部における制御周期であるアンプ内部制御周期毎に作成された補間処理済みの指令に加減速処理を行うことによってアンプ（３）へのアンプ内部制御周期毎の位置指令（Ｂ４）を生成する第２の処理モードと、を切替える切替部（１３）と、第１の処理モードで動作する場合にプログラム指令を解析することによって、工作機械の移動データを抽出する通常解析部（１４Ａ）と、第１の処理モードで動作する場合に移動データに補間処理を行うことによって第１の補間データを求める補間処理部（１５）と、第２の処理モードで動作する場合にプログラム指令を解析することによって、補間された移動データを第２の補間データとして抽出する高速解析部（１４Ｂ）と、を備える。
2014013550.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プログラム内のプログラム指令に補間処理および加減速処理を行うことによってモータを駆動するアンプへの第１の位置指令を生成する第１の処理モードと、前記アンプの内部における制御周期であるアンプ内部制御周期毎に作成された指令に加減速処理を行うことによって前記アンプへの位置指令を前記アンプ内部制御周期毎の第２の位置指令として生成する第２の処理モードと、を切替える切替部と、
前記第１の処理モードで動作する場合に前記プログラム指令を解析することによって、工作機械の移動データを抽出する第１の解析部と、
前記第１の処理モードで動作する場合に前記移動データに前記補間処理を行うことによって第１の補間データを求める補間処理部と、
前記第２の処理モードで動作する場合に前記プログラム指令を解析することによって、補間された移動データを第２の補間データとして抽出する第２の解析部と、
前記第１の処理モードで動作する場合には前記第１の補間データに対して前記加減速処理を行ない、前記第２の処理モードで動作する場合には前記第２の補間データに対して前記加減速処理を行なう加減速処理部と、
前記第１の処理モードで動作する場合には加減速処理された第１の補間データを用いて前記アンプへの第１の位置指令を生成するとともに、前記第２の処理モードで動作する場合には加減速処理された第２の補間データを用いて前記アンプへの第２の位置指令を生成する位置指令生成部と、
を備えたことを特徴とする数値制御装置。
【請求項２】
前記加減速処理部は、前記第２の処理モードで動作する場合に、前記第２の補間データに対して前記アンプの特性または制御対象装置の特性に応じた加減速処理を行なうことを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置。
【請求項３】
前記位置指令生成部は、予め設定しておいたパラメータを用いて機械誤差補正量を計算し、計算した前記機械誤差補正量を用いて前記第２の位置指令を生成することを特徴とする請求項１または２に記載の数値制御装置。
【請求項４】
前記切替部は、予め設定されるパラメータ、加工プログラム中の動作指令およびＰＬＣデバイスから送られてくる指令の何れかに基づいて、前記第１の処理モードと前記第２の処理モードとの切替えを行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の数値制御装置。
【請求項５】
数値制御装置と、前記数値制御装置に制御されるアンプと、前記アンプに駆動されるモータと、を有し、
前記数値制御装置は、
プログラム内のプログラム指令に補間処理および加減速処理を行うことによってモータを駆動するアンプへの第１の位置指令を生成する第１の処理モードと、前記アンプの内部における制御周期であるアンプ内部制御周期毎に作成された指令に加減速処理を行うことによって前記アンプへの位置指令を前記アンプ内部制御周期毎の第２の位置指令として生成する第２の処理モードと、を切替える切替部と、
前記第１の処理モードで動作する場合に前記プログラム指令を解析することによって、工作機械の移動データを抽出する第１の解析部と、
前記第１の処理モードで動作する場合に前記移動データに前記補間処理を行うことによって第１の補間データを求める補間処理部と、
前記第２の処理モードで動作する場合に前記プログラム指令を解析することによって、補間された移動データを第２の補間データとして抽出する第２の解析部と、
前記第１の処理モードで動作する場合には前記第１の補間データに対して前記加減速処理を行ない、前記第２の処理モードで動作する場合には前記第２の補間データに対して前記加減速処理を行なう加減速処理部と、
前記第１の処理モードで動作する場合には加減速処理された第１の補間データを用いて前記アンプへの第１の位置指令を生成するとともに、前記第２の処理モードで動作する場合には加減速処理された第２の補間データを用いて前記アンプへの第２の位置指令を生成する位置指令生成部と、
前記第１の処理モードで動作する場合に、前記アンプとの間で通信を行う際の通信制御周期であって前記アンプ内部制御周期よりも長い周期であるアンプ通信周期で前記第１の位置指令を前記アンプに送信する第１の通信処理部と、
前記第２の処理モードで動作する場合に、前記アンプ通信周期で前記第２の位置指令を前記アンプに送信する第２の通信処理部と、
を備え、
前記アンプは、
前記第１および第２の位置指令を受信するアンプ通信部と、
前記第１の位置指令を受信した場合に前記第１の位置指令を前記アンプ内部制御周期毎の位置指令に変換して前記モータを制御する第１の実行部と、
前記第２の位置指令を受信した場合に前記アンプ内部制御周期で前記モータを制御する第２の実行部と、
を備えることを特徴とする数値制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工プログラムを用いて工作機械を数値制御する数値制御装置および数値制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の一般的な数値制御装置は、加工プログラム内のプログラム指令に対して、解析処理と、補間処理と、加減速処理と、を実施することによって作成した位置指令をアンプに出力している。そして、アンプは、渡された位置指令に基づいて、モータ位置のサーボ制御を行なっている。【０００３】
このような数値制御装置では、高速加工性能を決定する要素として、例えば、数値制御装置の加工プログラム解析能力および補間処理能力と、数値制御装置とアンプとの間のアンプ通信周期と、アンプ内部制御周期と、がある。【０００４】
通常、加工プログラム解析能力、補間処理能力、アンプ通信周期、アンプ内部制御周期の順番で高速加工性能のボトルネックとなる。このため、高速加工においてボトルネックが原因となり、アンプ内部制御周期の性能が十分に活かされていない。【０００５】
このような問題を解決するために、特許文献１に記載の方法では、数値制御装置の外部にあるバイナリデータ作成装置において、予めＣＡＤデータおよび切削条件を元に、サーボ制御の位置制御周期で補間を実行し、加減速処理およびフィードフォワード処理を経て作成されたバイナリ形式の移動指令をサーボ制御部に直接的に入力している。これにより、数値制御装置は、加工プログラム解析、補間処理を省略することができるので、前記ボトルネックが解消され、サーボ制御の位置制御性能を十分活かすことが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２００１／０４４８８２号（図８）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の方法では、加減速処理などのモータ特性および工作機械特性に依存する処理まで予め数値制御装置以外の外部装置で行うので、異なるモータおよび工作機械では作成したバイナリデータを使い回しすることができない。また、バイナリデータ作成装置にモータ特性や工作機械特性のデータを入力する必要があるという問題があった。【０００８】
また、数値制御装置において、加工プログラム解析処理や機械制御部処理を完全に省略するので、リアルタイムに変化するような情報（モータのフィードバック情報など）を利用する機能の実現が困難となる。このような機能の例としては、機械誤差補正処理が挙げられる。機械誤差補正処理を、リアルタイムの情報を参照できるサーボ制御部に組み込む方法があるが、機械誤差補正処理には複雑な計算を要するものもあり、負荷を軽くすることが望まれるサーボ制御部の負荷が大きくなるという問題がある。【０００９】
また、バイナリデータを用いるので、バイナリデータの作成方法が限定されるという問題があった。また、バイナリデータと通常の加工プログラムとが別々のデータであるので、プログラム管理が煩雑になるという問題があった。【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、高速かつ精密な加工を容易に行うことができる数値制御装置および数値制御システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、プログラム内のプログラム指令に補間処理および加減速処理を行うことによってモータを駆動するアンプへの第１の位置指令を生成する第１の処理モードと、前記アンプの内部における制御周期であるアンプ内部制御周期毎に作成された指令に加減速処理を行うことによって前記アンプへの位置指令を前記アンプ内部制御周期毎の第２の位置指令として生成する第２の処理モードと、を切替える切替部と、前記第１の処理モードで動作する場合に前記プログラム指令を解析することによって、工作機械の移動データを抽出する第１の解析部と、前記第１の処理モードで動作する場合に前記移動データに前記補間処理を行うことによって第１の補間データを求める補間処理部と、前記第２の処理モードで動作する場合に前記プログラム指令を解析することによって、補間された移動データを第２の補間データとして抽出する第２の解析部と、前記第１の処理モードで動作する場合には前記第１の補間データに対して前記加減速処理を行ない、前記第２の処理モードで動作する場合には前記第２の補間データに対して前記加減速処理を行なう加減速処理部と、前記第１の処理モードで動作する場合には加減速処理された第１の補間データを用いて前記アンプへの第１の位置指令を生成するとともに、前記第２の処理モードで動作する場合には加減速処理された第２の補間データを用いて前記アンプへの第２の位置指令を生成する位置指令生成部と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る数値制御装置および数値制御システムは、高速かつ精密な加工を容易に行うことが可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、実施の形態に係る数値制御装置を備えた数値制御システムの構成を示す図である。
【図２】図２は、加工プログラムの一例を示す図である。
【図３】図３は、初期モードパラメータに基づいて数値制御装置の動作モードを切替える場合の動作処理手順を示すフローチャートである。
【図４】図４は、加工プログラムに基づいて数値制御装置の動作モードを切替える場合の動作処理手順を示すフローチャートである。
【図５】図５は、数値制御システムにおける処理手順を説明するための図である。
【図６】図６は、通常処理モードにおける位置指令の一例を示す図である。
【図７】図７は、ダイレクト指令モードにおける位置指令の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明に係る数値制御装置および数値制御システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１５】
実施の形態
図１は、実施の形態に係る数値制御装置を備えた数値制御システムの構成を示す図である。数値制御システムは、数値制御装置１と、１〜複数のアンプ３と、１〜複数のモータ５とを備えている。数値制御装置１は、アンプ３とモータ５を介して図示しない工作機械を数値制御（ＮＣ：Numerical  Control）するコンピュータなどである。
【００１６】
本実施の形態の数値制御装置１は、通常の加工プログラム指令（Ｇコードなど）と、アンプ内部制御周期の補間データ（以下、ダイレクト指令）とを混在させた加工プログラム１０に対し、指令毎に処理方法（動作モード）を切替える。そして、数値制御装置１は、ダイレクト指令を用いて工作機械を数値制御する場合には、アンプ内部制御周期毎に生成されたダイレクト指令に対して加減速処理を行う。
【００１７】
数値制御装置１は、指令入力部１１、プログラム入力部１２、切替部１３、通常解析部（加工プログラム１０解析部）１４Ａ、高速解析部（高速加工プログラム解析部）１４Ｂ、補間処理部１５、加減速処理部１６、位置指令生成部１７、通常指令通信部１８Ａ、ダイレクト指令通信部１８Ｂ、電源制御部２０を備えている。
【００１８】
指令入力部１１は、ダイレクト指令を示す情報（ダイレクト指令情報）や通常処理を示す情報（通常処理情報）が入力されると、ダイレクト指令情報や通常処理情報を切替部１３に送る。ダイレクト指令情報は、ダイレクト指令モードを示す初期モードパラメータやダイレクト指令モードを切替指定するモード切替指令（Ｇ０５Ｐ４指令など）である。通常処理情報は、通常指令モードを示す初期モードパラメータや通常指令モードを切替指定するモード切替指令（Ｇ０５Ｐ０指令など）である。
【００１９】
初期モードパラメータは、電源投入された際などに、電源を制御する電源制御部２０から指令入力部１１に入力され、モード切替指令は、加工プログラム１０内に格納されている。
【００２０】
プログラム入力部１２は、加工プログラム１０を入力するとともに、加工プログラム１０からモード切替指令を抽出して指令入力部１１に送る。また、プログラム入力部１２は、入力した加工プログラム１０を、通常解析部１４Ａまたは高速解析部１４Ｂに加工プログラム１０を送る。プログラム入力部１２は、切替部１３からの指示に従って通常解析部１４Ａまたは高速解析部１４Ｂの何れか一方に加工プログラム１０を送る。加工プログラム１０は、工作機械によって加工される被加工物（ワーク）を加工する際に用いるプログラムであり、工作機械への位置指令などを含んでいる。本実施の形態の加工プログラム１０は、数値制御装置１がダイレクト指令モードで動作するためのダイレクト指令と、数値制御装置１が通常指令モードで動作するための通常のプログラム指令とを含んで構成されている。
【００２１】
切替部１３は、ダイレクト指令情報や通常処理情報に基づいて、プログラム入力部１２と位置指令生成部１７を制御する。切替部１３は、指令入力部１１からダイレクト指令情報が送られてきた場合には、数値制御装置１をダイレクト指令モードに切替える。切替部１３は、指令入力部１１から通常処理情報が送られてきた場合には、数値制御装置１を通常処理モードに切替える。
【００２２】
切替部１３は、指令入力部１１からダイレクト指令情報が送られてきた場合には、加工プログラム１０をプログラム入力部１２から高速解析部１４Ｂに送らせる。一方、切替部１３は、指令入力部１１から通常処理情報が送られてきた場合には、加工プログラム１０をプログラム入力部１２から通常解析部１４Ａに送らせる。
【００２３】
また、切替部１３は、指令入力部１１からダイレクト指令情報が送られてきた場合には、位置指令生成部１７が生成した位置指令を位置指令生成部１７からダイレクト指令通信部１８Ｂに送らせる。一方、切替部１３は、指令入力部１１から通常処理情報が送られてきた場合には、位置指令生成部１７が生成した位置指令を位置指令生成部１７から通常指令通信部１８Ａに送らせる。
【００２４】
通常解析部１４Ａは、通常処理モードの場合に動作する。通常処理モードの場合、プログラム入力部１２から通常解析部１４Ａに、加工プログラム１０が送られてくる。通常解析部１４Ａは、加工プログラム１０をブロック毎に解析することにより、始点（始点座標）、終点（終点座標）、送り速度等の工作機械の移動データを抽出する。通常解析部１４Ａは、抽出した移動データを解析結果として補間処理部１５に送信する。
【００２５】
補間処理部１５は、通常解析部１４Ａから送信されてくる移動データ（始点、終点や送り速度等）に基づいて、補間周期毎（後述する通常処理モードの補間周期Ｔ１毎）の送り量（サーボ軸の加工送り量など）を求める補間処理を行なう。補間処理部１５は、補間後の送り量データを補間データＡ１として加減速処理部１６に送信する。
【００２６】
高速解析部１４Ｂは、ダイレクト指令モードの場合に動作し、加工ブログラム１０を高速に解析する。高速解析部１４Ｂは、例えば、通常解析部１４Ａよりも機能や処理を限定することによって、通常解析部１４Ａよりも加工プログラム１０を高速に解析できるよう設定されている。
【００２７】
ダイレクト指令モードの場合、プログラム入力部１２から高速解析部１４Ｂに、加工プログラム１０が送られてくる。高速解析部１４Ｂは、加工プログラム１０をブロック毎にアンプ内部制御周期（後述のアンプ内部制御周期Ｔ３）の補間データとして解析することにより、補間データを抽出する。高速解析部１４Ｂは、抽出した補間データＢ１を解析結果として加減速処理部１６に送信する。高速解析部１４Ｂによって抽出される補間データＢ１は、例えばアンプ内部制御周期Ｔ３で生成されたものである。アンプ内部制御周期Ｔ３は、アンプ３内でデータを扱う際に用いる処理周期であり、例えば、通常処理モードの補間周期Ｔ１よりも短い周期である。
【００２８】
加減速処理部１６は、補間処理部１５から補間データＡ１を受信すると、補間データＡ１に基づいて加減速処理を行なう。加減速処理部１６は、補間データＡ１を複数の位置指令に分割することにより、補間データＡ１を所望の加速度または減速度で制御対象を移動させるための位置指令に変換する処理である。加減速処理部１６は、加減速後の補間データＡ２を位置指令生成部１７に送信する。
【００２９】
また、加減速処理部１６は、高速解析部１４Ｂからアンプ内部制御周期Ｔ３の補間データＢ１を受信すると、アンプ内部制御周期Ｔ３の補間データＢ１に基づいて、前述の通常処理モードと同様の加減速処理を行なう。
【００３０】
加減速処理部１６は、例えば、モータ５の起動や停止を指示するダイレクト指令（補間データＢ１）に従ってダイレクト指令速度を変化させる場合に、ダイレクト指令に加減速処理を行う。また、加減速処理部１６は、ダイレクト指令モードの場合、ダイレクト指令（補間データＢ１）に対し、アンプ３の特性や工作機械などの制御対象装置の特性に応じた加減速処理を行う。
【００３１】
なお、加減速処理部１６は、外部操作による指令に従って、ダイレクト指令に加減速処理を行なってもよい。加減速処理部１６は、加減速後の補間データＢ２を位置指令生成部１７に送信する。
【００３２】
位置指令生成部１７は、切替部１３からの指示に従って通常指令通信部１８Ａまたはダイレクト指令通信部１８Ｂの何れか一方に位置指令を送る。位置指令生成部１７は、通常指令通信部１８Ａに位置指令を送るよう切替部１３から指示を受けると通常処理モードに切替わる。一方、位置指令生成部１７は、ダイレクト指令通信部１８Ｂに位置指令を送るよう切替部１３から指示を受けるとダイレクト指令モードに切替わる。
【００３３】
位置指令生成部１７は、加減速処理部１６から受信した加減速後の補間データＡ２を用いて位置指令Ａ３を生成する。このとき、位置指令生成部１７は、補間後の送り量（補間データＡ２）と、機械位置（工作機械の現在位置）と、予め設定しておいたパラメータと、を用いて機械誤差補正量を計算し、計算した機械誤差補正量を加味して位置指令Ａ３を生成する。なお、位置指令生成部１７は、図示しない検出器などから得られた、アンプ３や制御対象装置（工作機械など）への制御誤差を加味して位置指令Ａ３を生成してもよい。
【００３４】
加減速後の送り量データＡ２を用いて生成される位置指令Ａ３は、アンプ３に送信する位置指令であり、切替部１３からの指示に従って通常指令通信部１８Ａに送られる。位置指令Ａ３は、例えばアンプ通信周期（後述のアンプ通信周期Ｔ２）毎に生成される。アンプ通信周期Ｔ２は、アンプ３と数値制御装置１との間で行われる通信の通信周期であり、例えば、通常処理モードの補間周期Ｔ１よりも短い周期であってアンプ内部制御周期Ｔ３よりも長い周期である。
【００３５】
また、位置指令生成部１７は、加減速処理部１６から受信した加減速後の補間データＢ２を用いて位置指令Ｂ３を生成する。このとき、位置指令生成部１７は、通常処理モードと同様に、補間後の送り量（補間データＢ２）と、機械位置（工作機械の現在位置）と、予め設定しておいたパラメータと、から機械誤差補正量を計算し、計算した機械誤差補正量を加味して位置指令Ｂ３を生成する。加減速後の補間データＢ２を用いて生成される位置指令Ｂ３は、アンプ３に送信する位置指令であり、切替部１３からの指示に従ってダイレクト指令通信部１８Ｂに送られる。補間データＢ３は、例えば、アンプ内部制御周期Ｔ３毎に生成される。
【００３６】
通常指令通信部１８Ａは、位置指令生成部１７から送られてくる位置指令Ａ３を、位置指令Ａ４としてアンプ３に送信する。ダイレクト指令通信部１８Ｂは、位置指令生成部１７から送られてくる位置指令Ｂ３を、複数からなるアンプ内部制御周期Ｔ３毎の位置指令Ｂ４としてアンプ３に送信する。通常指令通信部１８Ａ、ダイレクト指令通信部１８Ｂは、それぞれアンプ通信周期Ｔ２で位置指令Ａ４，Ｂ４をアンプ３に送信する。
【００３７】
アンプ３は、アンプ通信部３１、通常指令実行部３２Ａ、ダイレクト指令実行部３２Ｂを備えている。そして、アンプ通信部３１は、通常指令通信部１８Ａおよびダイレクト指令通信部１８Ｂに接続されている。アンプ通信部３１は、受信したデータが通常処理モードの位置指令Ａ４であるかダイレクト指令モードの位置指令Ｂ４であるかを、受信データを元に判断する。
【００３８】
また、アンプ通信部３１は、通常指令実行部３２Ａおよびダイレクト指令実行部３２Ｂに接続されている。アンプ通信部３１は、通常処理モードの位置指令Ａ４を受信すると、位置指令Ａ４を位置指令Ａ５として通常指令実行部３２Ａに送信する。一方、アンプ通信部３１は、ダイレクト指令モードの位置指令Ｂ４を受信すると、位置指令Ｂ４を位置指令Ｂ５としてダイレクト指令実行部３２Ｂに送信する。アンプ通信部３１は、位置指令Ａ５をアンプ内部制御周期Ｔ３で通常指令実行部３２Ａに送信し、位置指令Ｂ５をアンプ内部制御周期Ｔ３でダイレクト指令実行部３２Ｂに送信する。
【００３９】
通常指令実行部３２Ａは、アンプ通信部３１から受信した位置指令Ａ５（アンプ内部制御周期Ｔ３毎に生成されたもの）に基づいてモータ５の位置制御を行う。また、ダイレクト指令実行部３２Ｂは、アンプ通信部３１から受信した位置指令Ｂ５（アンプ内部制御周期Ｔ３毎に生成されたもの）に基づいてモータ５の位置制御を行う。
【００４０】
モータ５は、アンプ３に接続されており、アンプ３によって駆動される。モータ５は、通常指令実行部３２Ａまたはダイレクト指令実行部３２Ｂから送られてくる位置指令に応じた動作を行う。これにより、モータ５が工作機械の工具などを移動させて被加工物への加工を行う。
【００４１】
なお、ここでは、切替部１３が位置指令生成部１７に動作モードの切替指示を送る場合について説明したが、切替部１３は位置指令生成部１７に動作モードの切替指示を送らなくてもよい。この場合、位置指令生成部１７は、加減速処理部１６から送られてくるデータに基づいて、通常指令通信部１８Ａまたはダイレクト指令通信部１８Ｂの何れか一方に位置指令を送る。
【００４２】
具体的には、位置指令生成部１７は、加減速処理部１６から加減速後の補間データＡ２を受信すると、位置指令Ａ３を生成して通常指令通信部１８Ａに送る。一方、位置指令生成部１７は、加減速処理部１６から加減速後の補間データＢ２を受信すると、位置指令Ｂ３を生成してダイレクト指令通信部１８Ｂに送る。このとき、位置指令生成部１７は、所定値よりも短い周期毎に生成された補間データを受信すると、補間データＡ２を受信したと判断し、所定値よりも長い周期毎に生成された補間データを受信すると、補間データＢ２を受信したと判断する。例えば、位置指令生成部１７は、通常処理モードの補間周期Ｔ１毎に生成された補間データを受信すると、補間データＡ２を受信したと判断し、アンプ内部制御周期Ｔ３毎に生成された補間データを受信すると、補間データＢ２を受信したと判断する。
【００４３】
図２は、加工プログラムの一例を示す図である。加工プログラム１０は、工作機械の位置決め指令（例えばＧ００）、加工形状指令（例えばＧ０１，Ｇ０２）、通常指令モード切替指令（例えばＧ０５Ｐ０）、ダイレクト指令モード切替指令（例えばＧ０５Ｐ４）及びダイレクト指令による加工形状指令などを用いて作成されている。
【００４４】
通常指令モード切替指令は、ダイレクト指令モードをオフにする指令であり、ダイレクト指令モード切替指令は、ダイレクト指令モードをオンにする指令である。また、図２におけるＸ，Ｚ，Ｃは、絶対値指令アドレスであり、Ｕ，Ｗ，Ｈは増分値指令アドレスである。
【００４５】
切替部１３は、初期モードパラメータまたはモード切替え指令（Ｇ０５Ｐ０，Ｇ０５Ｐ４）に基づいて、数値制御装置１の動作を通常処理モードかダイレクト指令モードかの何れかに切り替える。初期モードパラメータは、数値制御装置１の電源投入時またはリセット時に、通常処理モードかダイレクト指令モードのいずれを選択するかを決定するパラメータである。数値制御装置１へは、予め初期モードパラメータとして、ダイレクト指令モードを指定するパラメータまたは通常指令モードを指定するパラメータの何れかを設定しておく。
【００４６】
図３は、初期モードパラメータに基づいて数値制御装置の動作モードを切替える場合の動作処理手順を示すフローチャートである。数値制御装置１に対して電源投入またはリセットが行われると、指令入力部１１に初期モードパラメータが入力される。この初期モードパラメータは、切替部１３に送られる。切替部１３は、初期モードパラメータがダイレクト指令であるか否かを判定する（ステップＳ１）。
【００４７】
初期モードパラメータがダイレクト指令である場合（ステップＳ１、Ｙｅｓ）、切替部１３は、数値制御装置１をダイレクト指令モードに切替える（ステップＳ２）。一方、初期モードパラメータが通常処理指令である場合（ステップＳ１、Ｎｏ）、切替部１３は、数値制御装置１を通常処理モードに切替える（ステップＳ３）。数値制御装置１に対して電源投入またはリセットが行われた後、加工プログラム１０を用いた加工が開始される。
【００４８】
図４は、加工プログラムに基づいて数値制御装置の動作モードを切替える場合の動作処理手順を示すフローチャートである。加工プログラム１０においてモード切替え指令が行われると、指令入力部１１にモード切替指令が入力される。このモード切替指令は、切替部１３に送られる。切替部１３は、モード切替指令としてＧ０５Ｐ４指令（ダイレクト指令）が入力されたか否かを判定する（ステップＳ１１）。
【００４９】
モード切替指令がＧ０５Ｐ４指令である場合（ステップＳ１１、Ｙｅｓ）、切替部１３は、数値制御装置１をダイレクト指令モードに切替える（ステップＳ１２）。一方、モード切替指令がＧ０５Ｐ４指令でなければ（ステップＳ１１、Ｎｏ）、切替部１３は、モード切替指令としてＧ０５Ｐ０指令（通常指令）が入力されたか否かを判定する（ステップＳ１３）。
【００５０】
モード切替指令がＧ０５Ｐ０指令である場合（ステップＳ１３、Ｙｅｓ）、切替部１３は、数値制御装置１を通常処理モードに切替える（ステップＳ１４）。一方、モード切替指令がＧ０５Ｐ０指令でなければ（ステップＳ１３、Ｎｏ）、切替部１３は、動作モードを切替えない。
【００５１】
数値制御装置１では、加工プログラムの動作中、ステップＳ１１〜Ｓ１４の処理が繰り返される。そして、切替部１３は、Ｇ０５Ｐ４指令が入力された場合には、ダイレクト指令モードに切替え、Ｇ０５Ｐ０指令が入力された場合には、通常処理モードに切替える。これにより、数値制御装置１は、リアルタイムで通常処理モードかダイレクト指令モードかの切替えを行うことができる。
【００５２】
図５は、数値制御システムにおける処理手順を説明するための図である。数値制御装置１の切替部１３にダイレクト指令情報や通常処理情報が入力されると、切替部１３は、ダイレクト指令情報や通常処理情報に基づいて、プログラム入力部１２と位置指令生成部１７を制御する。
【００５３】
切替部１３に通常処理情報が入力された場合、切替部１３は数値制御装置１を通常処理モードに切替える。この場合、通常解析部１４Ａは、加工プログラム１０をブロック毎に解析して解析の結果抽出した工作機械の移動データを補間処理部１５に送信する。
【００５４】
そして、補間処理部１５は、移動データに基づいて、通常処理モードの補間周期Ｔ１毎の送り量を求める補間処理を行なう。補間処理部１５は、補間後の送り量データを補間データＡ１として加減速処理部１６に送信する。
【００５５】
加減速処理部１６は、補間データＡ１に基づいて加減速処理を行なう。加減速処理部１６は、加減速後の補間データＡ２を位置指令生成部１７に送信する。位置指令生成部１７は、加減速処理部１６から受信した加減速後の補間データＡ２を用いて位置指令Ａ３を生成する。位置指令Ａ３は、アンプ通信周期Ｔ２毎に生成される。位置指令生成部１７は、生成した位置指令Ａ３を通常指令通信部１８Ａに送る。
【００５６】
通常指令通信部１８Ａは、位置指令生成部１７から送られてくる位置指令Ａ３を、位置指令Ａ４としてアンプ３に送信する。通常指令通信部１８Ａは、位置指令Ａ４をアンプ通信周期Ｔ２でアンプ３のアンプ通信部３１に送信する。
【００５７】
アンプ通信部３１は、通常処理モードの位置指令Ａ４を受信すると、位置指令Ａ４をアンプ内部制御周期Ｔ３毎の位置指令Ａ５に変換して通常指令実行部３２Ａに送信する。通常指令実行部３２Ａは、位置指令Ａ５に基づいて、アンプ内部制御周期Ｔ３でモータ５の位置制御を行う。これにより、モータ５は、通常指令実行部３２Ａから送られてくる位置指令に応じた動作を行う。
【００５８】
図６は、通常処理モードにおける位置指令の一例を示す図である。図６の横軸は時間であり、縦軸は位置指令（移動量データ）である。図６の上段に示した位置指令は、通常処理モードの補間周期Ｔ１毎に生成された補間データＡ１である。また、図６の中段に示した位置指令は、アンプ通信周期Ｔ２毎に生成された加減速後の補間データＡ３である。また、図６の下段に示した位置指令は、アンプ内部制御周期Ｔ３毎に生成された位置指令Ａ５である。
【００５９】
また、切替部１３にダイレクト指令情報が入力された場合、切替部１３は数値制御装置１をダイレクト指令モードに切替える。この場合、高速解析部１４Ｂは、加工プログラム１０をブロック毎に解析して解析の結果抽出した工作機械の移動データ（送り量データ）を補間データＢ１として加減速処理部１６に送信する。補間データＢ１は、ダイレクト指令モードの補間周期毎に作成されたデータである。ダイレクト指令モードの補間周期は、アンプ内部制御周期と同じ周期（Ｔ３）である。なお、ダイレクト指令モードの場合、加工プログラム１０内に直接アンプ内部制御周期の補間データを記載しておくので、数値制御装置１は、補間処理を実施しない。
【００６０】
加減速処理部１６は、補間データＢ１に基づいて加減速処理を行なう。加減速処理部１６は、加減速後の補間データＢ２を位置指令生成部１７に送信する。位置指令生成部１７は、加減速処理部１６から受信した加減速後の補間データＢ２を用いて位置指令Ｂ３を生成する。位置指令Ｂ３は、アンプ内部制御周期Ｔ３毎に生成されたデータである。加減速処理部１６は、生成した位置指令Ｂ３をダイレクト指令通信部１８Ｂに送る。
【００６１】
ダイレクト指令通信部１８Ｂは、位置指令生成部１７から送られてくる位置指令Ｂ３を、アンプ内部制御周期Ｔ３毎の位置指令Ｂ４としてアンプ３に送信する。ダイレクト指令通信部１８Ｂは、アンプ通信周期Ｔ２で位置指令Ｂ４をアンプ３のアンプ通信部３１に送信する。
【００６２】
アンプ通信部３１は、ダイレクト指令モードの位置指令Ｂ４を受信すると、位置指令Ｂ４を位置指令Ｂ５としてダイレクト指令実行部３２Ｂに送信する。位置指令Ｂ５は、アンプ内部制御周期Ｔ３毎に生成されたデータである。
【００６３】
ダイレクト指令実行部３２Ｂは、位置指令Ｂ５に基づいて、アンプ内部制御周期Ｔ３でモータ５の位置制御を行う。これにより、モータ５は、ダイレクト指令実行部３２Ｂから送られてくる位置指令に応じた動作を行う。このように、ダイレクト指令モードの場合、アンプ内部制御周期Ｔ３毎に位置指令Ｂ４を生成できるので、加工性能が向上し、精密な加工が可能となる。
【００６４】
図７は、ダイレクト指令モードにおける位置指令の一例を示す図である。図７の横軸は時間であり、縦軸は位置指令（移動量データ）である。図７の上段に示した位置指令は、ダイレクト指令モードの補間周期Ｔ３毎に生成された補間データＢ１である。また、図７の下段に示した位置指令は、アンプ内部制御周期Ｔ３毎に生成された加減速後の補間データＢ３である。また、図示省略しているが、アンプ内部制御周期Ｔ３毎に生成される位置指令Ｂ５は、加減速後の補間データＢ３と同様のデータである。
【００６５】
なお、本実施の形態では、初期モードパラメータなどのパラメータ設定やプログラム指令に基づいて、数値制御装置１の動作モードを切替える場合について説明したが、切替部１３は、ＰＬＣ（Programmable  Logic  Controller、）信号に基づいて、数値制御装置１の動作モードを切替えてもよい。この場合、数値制御装置１が、ＰＬＣデバイス（図示せず）を備える構成としておき、ＰＬＣデバイスから出力されるＰＬＣ信号（指令）が指令入力部１１に入力される。これにより、指令の処理方法の切替えをＰＬＣデバイスでも行えるので、数値制御装置１を搭載する工作機械によって、事前に通常指令モードかダイレクト指令モードのどちらを初期状態にするか選択する事が可能となる。
【００６６】
また、アンプ通信周期Ｔ２がアンプ内部制御周期Ｔ３よりも長い（遅い）場合、ダイレクト指令通信部１８Ｂは、アンプ内部制御周期Ｔ３で作成された複数の位置指令Ｂ４をバッファに貯めておき、アンプ通信周期Ｔ２で複数の位置指令Ｂ４を一度に送受信してもよい。この場合、ダイレクト指令通信部１８Ｂとアンプ通信部３１は、バッファを備える構成としておく。アンプ通信部３１は、複数の位置指令Ｂ４がまとめて送られてくる場合、複数の位置指令Ｂ４をアンプ内部制御周期Ｔ３毎に位置指令Ｂ４に復元してダイレクト指令実行部３２Ｂに送る。
【００６７】
このように実施の形態によれば、アンプ通信周期Ｔ２がアンプ内部制御周期Ｔ３よりも遅いハードウェアに対し、アンプ通信周期Ｔ２よりも数倍以上速いアンプ内部制御周期Ｔ３の位置指令を送ることができる。換言すると、ダイレクト指令モードの場合、通常処理モードの場合の補間処理よりも高速なアンプ内部制御周期Ｔ３での補間処理が可能となる。このため、精密な形状の加工制御を高速に実行可能となる。また、ダイレクト指令モードの場合にも位置指令に加減速を加味しているので、駆動誤差の低減と機械衝撃を軽減することができる。したがって、高品位かつ精密な加工を高速かつ容易に行うことが可能になる。
【００６８】
また、加減速処理を数値制御装置１で行うので、異なる工作機械や制御対象装置に対しても、容易に適切な加減速および機械誤差補正で加工を行うことが可能となる。換言すると、加工プログラムがモータ特性や工作機械の特性に依存しないので、同一の加工プログラムを異なる工作機械で動かした場合であっても適切な加減速および機械誤差補正を行うことが可能となる。また、加減速処理や機械誤差補正処理を加工プログラム作成時に考慮する必要がないので、加工プログラム１０を容易に作成することが可能となる。
【００６９】
また、ダイレクト指令は、バイナリデータではなく、通常のプログラム指令を含むことができる加工プログラムで記述できるので、一連の加工を行うためのデータを別々のデータで管理する必要が無くなる。換言すると、ダイレクト指令と通常のプログラム指令を１つの加工プログラムとして管理できる。この結果、加工プログラムの管理が容易になる。
【００７０】
また、事前計算の困難な機械誤差補正処理を数値制御装置１が加工中に行うので、高精度な加工を実現できる。また、数値制御システムは、通常処理モードとダイレクト指令モードの切り替えを、ＰＬＣ信号、パラメータ、プログラム指令（Ｇコード）などによって行う。このため、搭載する工作機械のタイプに合わせて事前に動作モードを設定できるとともに、加工用途に応じてリアルタイムに動作モードを切り替えることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
以上のように、本発明に係る数値制御装置および数値制御システムは、加工プログラムを用いた工作機械の数値制御に適している。
【符号の説明】
【００７２】
１  数値制御装置、３  アンプ、５  モータ、１０  加工プログラム、１１  指令入力部、１２  プログラム入力部、１３  切替部、１４Ａ  通常解析部、１４Ｂ  高速解析部、１５  補間処理部、１６  加減速処理部、１７  位置指令生成部、１８Ａ  通常指令通信部、１８Ｂ  ダイレクト指令通信部、３１  アンプ通信部、３２Ａ  通常指令実行部、３２Ｂ  ダイレクト指令実行部。
【図１】
2014013550.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年5月1日(2013.5.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プログラム内のプログラム指令に、補間周期毎の補間処理と、加減速処理とを行うことによってモータを駆動するアンプへの第１の位置指令を生成する第１の処理モードと、前記アンプの内部における制御周期であって前記補間周期よりも短い周期であるアンプ内部制御周期毎に作成された指令に加減速処理を行うことによって前記アンプへの位置指令を前記アンプ内部制御周期毎の第２の位置指令として生成する第２の処理モードと、を切替える切替部と、
前記第１の処理モードで動作する場合に前記プログラム指令を解析することによって、工作機械の移動データを抽出する第１の解析部と、
前記第１の処理モードで動作する場合に前記移動データに前記補間処理を行うことによって第１の補間データを求める補間処理部と、
前記第２の処理モードで動作する場合に前記プログラム指令を解析することによって、補間された移動データを第２の補間データとして抽出する第２の解析部と、
前記第１の処理モードで動作する場合には前記第１の補間データに対して前記加減速処理を行ない、前記第２の処理モードで動作する場合には前記第２の補間データに対して前記加減速処理を行なう加減速処理部と、
前記第１の処理モードで動作する場合には加減速処理された第１の補間データを用いて前記アンプへの第１の位置指令を生成するとともに、前記第２の処理モードで動作する場合には加減速処理された第２の補間データを用いて前記アンプへの第２の位置指令を生成する位置指令生成部と、
を備えたことを特徴とする数値制御装置。
【請求項２】
前記加減速処理部は、前記第２の処理モードで動作する場合に、前記第２の補間データに対して前記アンプの特性または制御対象装置の特性に応じた加減速処理を行なうことを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置。
【請求項３】
前記位置指令生成部は、予め設定しておいたパラメータを用いて機械誤差補正量を計算し、計算した前記機械誤差補正量を用いて前記第２の位置指令を生成することを特徴とする請求項１または２に記載の数値制御装置。
【請求項４】
前記切替部は、予め設定されるパラメータ、加工プログラム中の動作指令およびＰＬＣデバイスから送られてくる指令の何れかに基づいて、前記第１の処理モードと前記第２の処理モードとの切替えを行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の数値制御装置。
【請求項５】
数値制御装置と、前記数値制御装置に制御されるアンプと、前記アンプに駆動されるモータと、を有し、
前記数値制御装置は、
プログラム内のプログラム指令に、補間周期毎の補間処理と、加減速処理とを行うことによってモータを駆動するアンプへの第１の位置指令を生成する第１の処理モードと、前記アンプの内部における制御周期であって前記補間周期よりも短い周期であるアンプ内部制御周期毎に作成された指令に加減速処理を行うことによって前記アンプへの位置指令を前記アンプ内部制御周期毎の第２の位置指令として生成する第２の処理モードと、を切替える切替部と、
前記第１の処理モードで動作する場合に前記プログラム指令を解析することによって、工作機械の移動データを抽出する第１の解析部と、
前記第１の処理モードで動作する場合に前記移動データに前記補間処理を行うことによって第１の補間データを求める補間処理部と、
前記第２の処理モードで動作する場合に前記プログラム指令を解析することによって、補間された移動データを第２の補間データとして抽出する第２の解析部と、
前記第１の処理モードで動作する場合には前記第１の補間データに対して前記加減速処理を行ない、前記第２の処理モードで動作する場合には前記第２の補間データに対して前記加減速処理を行なう加減速処理部と、
前記第１の処理モードで動作する場合には加減速処理された第１の補間データを用いて前記アンプへの第１の位置指令を生成するとともに、前記第２の処理モードで動作する場合には加減速処理された第２の補間データを用いて前記アンプへの第２の位置指令を生成する位置指令生成部と、
前記第１の処理モードで動作する場合に、前記アンプとの間で通信を行う際の通信制御周期であって前記アンプ内部制御周期よりも長い周期であるアンプ通信周期で前記第１の位置指令を前記アンプに送信する第１の通信処理部と、
前記第２の処理モードで動作する場合に、前記アンプ通信周期で前記第２の位置指令を前記アンプに送信する第２の通信処理部と、
を備え、
前記アンプは、
前記第１および第２の位置指令を受信するアンプ通信部と、
前記第１の位置指令を受信した場合に前記第１の位置指令を前記アンプ内部制御周期毎の位置指令に変換して前記モータを制御する第１の実行部と、
前記第２の位置指令を受信した場合に前記アンプ内部制御周期で前記モータを制御する第２の実行部と、
を備えることを特徴とする数値制御システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、プログラム内のプログラム指令に、補間周期毎の補間処理と、加減速処理とを行うことによってモータを駆動するアンプへの第１の位置指令を生成する第１の処理モードと、前記アンプの内部における制御周期であって前記補間周期よりも短い周期であるアンプ内部制御周期毎に作成された指令に加減速処理を行うことによって前記アンプへの位置指令を前記アンプ内部制御周期毎の第２の位置指令として生成する第２の処理モードと、を切替える切替部と、前記第１の処理モードで動作する場合に前記プログラム指令を解析することによって、工作機械の移動データを抽出する第１の解析部と、前記第１の処理モードで動作する場合に前記移動データに前記補間処理を行うことによって第１の補間データを求める補間処理部と、前記第２の処理モードで動作する場合に前記プログラム指令を解析することによって、補間された移動データを第２の補間データとして抽出する第２の解析部と、前記第１の処理モードで動作する場合には前記第１の補間データに対して前記加減速処理を行ない、前記第２の処理モードで動作する場合には前記第２の補間データに対して前記加減速処理を行なう加減速処理部と、前記第１の処理モードで動作する場合には加減速処理された第１の補間データを用いて前記アンプへの第１の位置指令を生成するとともに、前記第２の処理モードで動作する場合には加減速処理された第２の補間データを用いて前記アンプへの第２の位置指令を生成する位置指令生成部と、を備えたことを特徴とする。
【国際調査報告】
2014013550.tif 000010
2014013550.tif 000011
2014013550.tif 000012
2014013550.tif 000013