(57)【要約】  加工システムは、移動指令を生成する移動指令生成部（２１）及び移動指令（２５）の個々に対応した加減速指令（２６）を予め設定された機械動特性に基づいて生成し、生成した加減速指令（２６）を移動指令（２５）と同一のブロックに数値にて指令する加減速指令生成部（２２）を備えた加工プログラム作成装置（２）と、移動指令（２５）に対して同一のブロックに数値にて指令された加減速指令（２６）が付加された加工プログラムを記憶し、移動指令及び加減速指令（２６）に基づいて位置指令を生成し、生成した位置指令を工作機械の駆動装置に出力する位置指令生成部を備えた数値制御装置とを含んでいる。そのため、加減速指令（２６）を移動指令毎にきめ細かく数値で指令することができ、加工に応じたきめ細かい柔軟な工作機械の動作を実現する。
2013038543.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械の各軸の移動指令を含む加工プログラムを作成する工作機械の加工プログラム作成装置であって、
加工情報に基づいて前記移動指令を生成する移動指令生成部、及び前記移動指令の個々に対応した加減速指令を予め設定された機械動特性に基づいて生成し、生成した前記移動指令と同一のブロックに数値にて指令する加減速指令生成部、を備えた
ことを特徴とする加工プログラム作成装置。
【請求項２】
加工プログラムを読み込み前記加工プログラムに指令された移動指令に基づいて工作機械を動作させる数値制御装置であって、
前記移動指令に対して同一のブロックに数値にて指令された前記加減速指令が付加された加工プログラムを記憶し、前記移動指令及び前記加減速指令に基づいて位置指令を生成し、生成した前記位置指令を前記工作機械の駆動装置に出力する位置指令生成部を備えたことを特徴とする数値制御装置。
【請求項３】
工作機械の各軸の移動指令を含む加工プログラムを作成し、前記加工プログラムに指令された移動指令に基づいて工作機械を動作させる加工システムであって、
加工情報に基づいて前記移動指令を生成する移動指令生成部、及び前記移動指令の個々に対応した加減速指令を予め設定された機械動特性に基づいて生成し、生成した前記加減速指令を前記移動指令と同一のブロックに数値にて指令する加減速指令生成部を備えた加工プログラム作成装置と、
前記移動指令に対して同一のブロックに数値にて指令された前記加減速指令が付加された加工プログラムを記憶し、前記移動指令及び前記加減速指令に基づいて位置指令を生成し、生成した前記位置指令を前記工作機械の駆動装置に出力する位置指令生成部を備えた数値制御装置と、を含む
ことを特徴とする加工システム。
【請求項４】
前記移動指令生成部は、前記移動指令及び前記加減速指令に加え、各工作機械毎の実機械動特性に基づいて位置指令を生成する
ことを特徴とする請求項３に記載の加工システム。
【請求項５】
前記加減速指令は、前記移動指令の指令経路に沿った接線方向の加速度、減速度、及び指令経路の終点における減速速度のいずれか１以上である
ことを特徴とする請求項３に記載の加工システム。
【請求項６】
前記機械動特性は、機械の各軸の速度、加速度、トルク、電流のいずれか１以上の制約条件と、前記位置指令に対する位置、速度、加速度、トルク、電流のいずれか１以上からなる関係式を含み、
前記加工プログラム作成装置は、前記制約条件と前記関係式から加工時間が最短となるような前記加減速指令を生成する
ことを特徴とする請求項３に記載の加工システム。
【請求項７】
前記加工プログラム作成装置は、前記移動指令と前記加減速指令から、第１の移動指令とそれに続く第２の移動指令とを重ね合わせた場合の軌跡の精度が指定した要求精度と一致するような重ね合わせ量を求め、この重ね合わせ量を重ね合わせ指令として加工プログラムに指令する重ね合わせ指令部をさらに備え、
前記数値制御装置は、前記重ね合わせ指令に従って、第１の移動指令と第２の移動指令が加工プログラムに指令された重ね合わせ指令に対応する距離だけ重ね合わせされるように、第２の移動指令の位置指令を生成する
ことを特徴とする請求項３に記載の加工システム。
【請求項８】
前記実機械動特性は、機械の各軸の速度、加速度、トルク、電流のいずれか１以上の制約条件と、前記位置指令に対する位置、速度、加速度、トルク、電流のいずれか１以上からなる関係式を含み、
前記実機械動特性は、機械の負荷及び前記数値制御装置に設定された調整係数を反映するように構成され、
前記数値制御装置は、前記加工プログラムに指令された前記移動指令、前記実機械動特性に基づいて前記加減速指令の実行可否の判断を行い、実行可能な場合には指令された前記加減速指令を実行し、実行不可能な場合には前記加減速指令に替えて予め設定された値を用いて加減速を行なう
ことを特徴とする請求項４に記載の加工システム。
【請求項９】
工作機械の各軸の移動指令を含む加工プログラムを作成する工作機械の加工プログラム作成方法であって、
加工情報に基づいて前記移動指令を生成し、前記移動指令の個々に対応した加減速指令を予め設定された機械動特性に基づいて生成し、生成した前記移動指令と同一のブロックに数値にて指令する
ことを特徴とする加工プログラム作成方法。
【請求項１０】
加工プログラムを数値制御装置に読み込ませ、読み込ませた前記加工プログラムに指令された移動指令に基づいて工作機械を動作させる数値制御方法であって、
前記移動指令に対して同一のブロックに数値にて指令された前記加減速指令が付加された加工プログラムを前記数値制御装置に記憶させ、前記移動指令及び前記加減速指令に基づいて位置指令を生成させ、生成された前記位置指令を前記工作機械の駆動装置に出力することで工作機械を動作させる数値制御方法。
【請求項１１】
工作機械の各軸の移動指令が指令され、数値制御装置に読み込まされ、前記数値制御装置にて実行されて工作機械を動作させる工作機械の加工プログラムであって、
前記移動指令の個々に対応した加減速指令が、前記移動指令と同一のブロックに数値にて指令されている
ことを特徴とする加工プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、工作機械の動作を指令する加工プログラムを作成する加工プログラム作成装置、加工プログラムに記載された指令に基づいて工作機械の動作を制御する数値制御装置、および両者からなる加工システム、またはその方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の加工システムでは、ＣＡＭに代表される加工プログラム作成装置において所望の加工を行うように、素材形状、製品形状あるいは工具などに基づいて加工プログラムを作成し、この加工プログラムに基づいて数値制御装置において工作機械の各軸を制御して加工を行う。ここでこの加工プログラムには、素材に対する工具の相対的な移動経路および指令速度を指令することが一般的である。しかし工作機械が動作可能な速度や加速度には制限がある。例えば各軸の動作可能な速度や加速度は各軸の送り駆動系やアクチュエータによって、その上限値は限界がある。そこで数値制御装置では各軸の速度や加速度の上限値をあらかじめ機械の特性を考慮してパラメータとして設定し、加工中には速度や加速度が設定したパラメータの値を超えないように、加減速を行なっている。【０００３】
そして、数値制御装置にて用いられる加減速方法には、一般に補間後加減速と補間前加減速がある。前者は軸ごとに位置または速度をローパスフィルタ等により平滑化するものであり、小円動作時やコーナーにおいて軌跡誤差が生じるという問題がある。一方、後者は送り速度を加減速した後に補間を行なうものであり、軌跡誤差が生じないという特長があるが、各軸の速度が連続となるようにコーナー部で減速するので加工時間が長くなり、あるいはコーナー部では減速をあまりかけないようにすると、各軸の速度が不連続となり、機械振動を発生しやすいといった問題がある。このように両方法にはそれぞれ長所と短所がある。そのため、用途に応じて両者を使い分けたり、併用したり、あるいはそれぞれの加減速の度合いを調整するパラメータ（加速度など）を加工に応じて調整する必要があり、非常に手間がかかり、また高度な熟練技術を必要とするので問題であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０６−１３１０２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような課題に対応する方法として、例えば上記特許文献１においては、数値制御装置において、軸ごとに補間前加減速の加速度を自動的に切り替えることをしている。この方法によれば、予め数値制御装置に設定されている固定のルールによって加速度が変更される。そのため、多様な加工に対応することが難しいといった問題を抱えている。例えば同じ方向へ移動する際にも、移動経路や移動速度、あるいは加工形状や要求精度によって、異なる加速度で動作させた方が良い場合があるが、このような場合にこの固定のルールによって加速度が変更される従来の技術では対応することはできない。【０００６】
また、同じく上記特許文献１では、加工プログラムにおいて、加速度の切り替えを、移動指令と同一のブロックにて指令されるＭコードで指令することで、数値制御装置に予め登録された複数の加速度から１つを選択して切り替えるという方法も開示されている。この方法によれば、移動指令に対する加速度の切り替えを加工プログラムから柔軟に行うことができる。しかしながらＭコードは数に限りがあるので細かい指令ができないといった問題や、Ｍコードを介して加速度を指令するので加速度が数値を表せず直感的にわかりづらいといった問題があった。【０００７】
さらに、上記Ｍコードを用いた従来の加減速の制御によれば、加工プログラム作成の際に最適な加減速時定数の値をどのように決めるかについては依然解決されていない。また通常は機械に合わせた最適な値として数値制御装置に設定されている加減速時定数を、加工プログラムにおいて、不用意に不適切な値にしてしまう虞があり、この場合には機械の動作不良を招くので問題であった。すなわち、前述した従来技術は、加減速時定数を変更できるといっても、それを決める方法や、誤った値を設定した場合にそれを使用しないように制限する方法が備わっていないため、実際には移動指令ごとにきめ細かく加減速時定数を指令することはできず、実用的には不十分であった。【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、移動指令ごとにきめ細かく加減速に関する指令を加工プログラムから数値にて指令することを可能とした加工プログラムおよびその作成装置、加減速に関する指令を移動指令ごとにきめ細かく数値で指令された加工プログラムを記憶し、これに基づいて工作機械を動作させる数値制御装置、および加工プログラム作成装置と数値制御装置とからなる加工システムを提供することを目的とする。【０００９】
また加減速に関する指令に加えて、所定の移動指令の終点付近と、その指令に続く次の移動指令の開始付近を重ね合わせる指令を加工プログラムに指令可能とし、加工プログラムからコントールできる動作の自由度を高め、より適切な加工をすることができる加工システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る加工プログラム作成装置は、工作機械の各軸の移動指令を含む加工プログラムを作成する工作機械の加工プログラム作成装置であって、加工情報に基づいて移動指令を生成する移動指令生成部、及び移動指令の個々に対応した加減速指令を予め設定された機械動特性に基づいて生成し、生成した移動指令と同一のブロックに数値にて指令する加減速指令生成部、を備えたことを特徴とする。【００１１】
また、本発明に係る数値制御装置によれば、加工プログラムを読み込み加工プログラムに指令された移動指令に基づいて工作機械を動作させる数値制御装置であって、移動指令に対して同一のブロックに数値にて指令された加減速指令が付加された加工プログラムを記憶し、移動指令及び加減速指令に基づいて位置指令を生成し、生成した位置指令を工作機械の駆動装置に出力する移動指令生成部を備えたことを特徴とする。【００１２】
さらに、本発明に係る加工システムによれば、工作機械の各軸の移動指令を含む加工プログラムを作成し、加工プログラムに指令された移動指令に基づいて工作機械を動作させる加工システムであって、加工情報に基づいて移動指令を生成する移動指令生成部、及び移動指令の個々に対応した加減速指令を予め設定された機械動特性に基づいて生成し、生成した加減速指令を移動指令と同一のブロックに数値にて指令する加減速指令生成部を備えた加工プログラム作成装置と、移動指令に対して同一のブロックに数値にて指令された加減速指令が付加された加工プログラムを記憶し、移動指令及び加減速指令に基づいて位置指令を生成し、生成した位置指令を工作機械の駆動装置に出力する移動指令生成部を備えた数値制御装置とを含むことを特徴とする。【００１３】
さらにまた、本発明に係る加工プログラム作成方法によれば、工作機械の各軸の移動指令を含む加工プログラムを作成する工作機械の加工プログラム作成方法であって、加工情報に基づいて移動指令を生成し、移動指令の個々に対応した加減速指令を予め設定された機械動特性に基づいて生成し、生成した移動指令と同一のブロックに数値にて指令することを特徴とする。【００１４】
さらに、本発明に係る数値制御方法によれば、加工プログラムを数値制御装置に読み込ませ、読み込ませた加工プログラムに指令された移動指令に基づいて工作機械を動作させる数値制御方法であって、移動指令に対して同一のブロックに数値にて指令された加減速指令が付加された加工プログラムを数値制御装置に記憶させ、移動指令及び加減速指令に基づいて位置指令を生成させ、生成された位置指令を工作機械の駆動装置に出力することで工作機械を動作させることを特徴とする。【００１５】
さらにまた、本発明に係る加工プログラムによれば、工作機械の各軸の移動指令が指令され、数値制御装置に読み込まされ、数値制御装置にて実行されて工作機械を動作させる工作機械の加工プログラムであって、移動指令の個々に対応した加減速指令が、移動指令と同一のブロックに数値にて指令されていることを特徴とする。【００１６】
なお、ここで「ブロック」とは、数値制御装置の記憶部に記憶された加工プログラムから順次読み込まれて演算装置によい処理をされる各種指令において、一度に読み込まれて同時に処理される指令群の単位であり、一般にエンドオブブロックで区切られた複数の指令群でなる領域を指すものである。１ブロックの中に指令される複数の指令のうち、１組の所定の指令群は、工作機械の工具を移動させる移動指令を構成している。本発明によれば、この移動指令とともに同一ブロックに、移動指令に対する加減速指令が数値にて指令されている。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば、加工プログラム作成装置において、各ブロック毎に移動指令を生成するとともに、機械動特性に基づいて各移動指令に対応した加減速指令を生成し、その加減速指令を移動指令と同一ブロックに数値にて指令する。そして、数値制御装置において、その移動指令および加減速指令に基づいて位置指令を生成し、工作機械の各軸を動作させるので、きめ細かい加工に応じた柔軟な工作機械の動作を実現可能するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の実施の形態の加工システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態による加工プログラム作成装置の詳細構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態による数値制御装置の詳細構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態による加工システムの概略動作を説明するフローチャートを示す図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態による図４におけるＳＴＥＰ１１の詳細動作を説明するフローチャートを示す図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態による図４におけるＳＴＥＰ１２の詳細動作を説明するフローチャートを示す図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態による加工プログラムの例を示す図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態による加工プログラムの第２の例を示す図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態による加工軌跡を表す図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態による速度波形のグラフを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明にかかる加工プログラム作成装置、数値制御装置、加工システム、加工プログラム作成方法、数値制御方法、および加工プログラ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。
【００２０】
実施の形態
図１は、本実施の形態における加工システムの概略構成を示すブロック図である。図において、１は加工システムであり、加工プログラム作成装置２と数値制御装置（ＮＣ）３を備える。加工プログラム作成装置２は、外部より入力する加工情報４に基づいて加工プログラム５を作成する。数値制御装置３は、加工プログラム５に基づいて図示しない工作機械の時々刻々の位置指令６を生成し、これを工作機械の駆動装置（サーボ制御装置）７に入力することで、工作機械の各軸を動かし所望の加工を行う。ここで加工情報４は素材（素材の形状及び材質等）、製品形状、使用する工具（形状、材質等）、加工法、加工パターン、加工条件および要求精度など、所望の加工を行う際に機械の動きを決めるために必要な情報一式を指す。
【００２１】
図２は、図１における加工プログラム作成装置２の詳細構成を示すブロック図である。図において、２１は移動指令生成部、２２は加減速指令生成部、２３は重ね合わせ指令部、２４は機械動特性、２５は移動指令、２６は加減速指令、２７は重ね合わせ指令である。移動指令生成部２１、加減速指令生成部２２、および好ましくは、重ね合わせ指令部２３により、それぞれ移動指令２５、加減速指令２６、および好ましくは重ね合わせ指令２７が、加工プログラム５に指令される。移動指令生成部２１は加工情報４に基づいて所望の製品形状を加工するための素材（ワーク）に対する工具の移動を算出し、移動指令２５として加工プログラムに指令する。ここで移動指令２５は、工具の移動を行なうための指令であり、少なくとも指令経路と指令速度を含む。加減速指令生成部２２は、移動指令２５と機械動特性２４から加工時間が最短となるような加減速指令２６を求め、加工プログラム５に指令する。
【００２２】
ここで機械動特性２４は、生成する加減速指令２６が、機械の各軸が動作可能（出力可能）な範囲のデータとなるように制限する。機械動特性２４は、例えば速度、加速度、トルク、電流の少なくともいずれか１以上の制約条件（それぞれ上限値及び下限値を有する）（Ｄ）である。またさらには、機械動特性２４は、工作機械の各軸の位置指令に対する、実際の機械の位置、速度、加速度、電流、トルクの応答の相互間の関係などをはじめとして、任意の応答の関係を含んでもよい。この関係としては例えば伝達関数（周波数応答）や、あるいは運動方程式の形で表現されるものである。なおこの関係は、位置指令に対する実際の機械の位置、速度、加速度、電流、トルクの関係ではなく、例えば速度指令や加速度指令に対する実際の機械の位置、速度、加速度、電流、トルクの関係で表現してもよい。位置、速度、加速度は微分・積分により、同様に加速度指令、電流指令、トルク指令速度指令を積分すれば位置となるので、換算は容易であり、同様に対応できる。
【００２３】
また加減速指令２６は、数値制御装置３における加減速処理を加工プログラムからコントールする指令であり、具体的には、加速度、減速度、指令経路の終点（指令経路と次の指令経路の継ぎ目）における減速速度、および加減速パターン（直線加減速か、あるいはＳ字加減速か、など）を指す。
【００２４】
さらに図２において、重ね合わせ指令部２３は、移動指令２５および加減速指令２６、および要求精度（加工情報４に含まれる）から、重ね合わせ指令２７を求め、加工プログラム５に指令してもよい。ここで重ね合わせ指令２７とは、通常は加工プログラム５に指令された順番に実行される移動指令２５において、ある移動指令２５が完了する前に、それに続く次の移動指令２５を開始することで、複数の移動指令２５を重ね合わせて実行するために、重ね合わせる距離または時間を指令するものである。この重ね合わせを行なうことで、複数の移動指令２５からなる加工プログラム５の加工時間を短縮することができる。
【００２５】
次に、図３は、図１における数値制御装置３の詳細構成を示すブロック図である。図において、３１は加減速判断部、３２は位置指令生成部、３３は実機械動特性、３４は加減速データ、３５は調整係数、３６は負荷である。他の構成要素は前述した通りであり、説明を省略する。
【００２６】
ここで実機械動特性３３は、機械動特性２４と類似する種類のデータであるが、機械動特性２４が加工プログラム作成装置２にて保持され機械のノミナルな動特性（標準的に想定される動特性の公称値）であるのに対して、実機械動特性３３は数値制御装置３内に保持されて作業現場にてオペレータや図示しない他の制御装置（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ（ＰＬＣ）など）から与えられた調整係数（調整信号あるいは調整パラメータ）３５や、駆動装置７あるいは図示しないセンサから取得される機械の負荷３６（積載重量、イナーシャ、モータ電流、モータ温度など）を反映して動特性を変更できるようなデータである。このように構成することで、実際の機械により即した機械動特性とすることができる。
【００２７】
加減速判断部３１は、移動指令２５、加減速指令２６が与えられたとき、実機械動特性３３の制約条件を満たすような加減速データ３４に変換して算出する。ここで加減速データ３４は、位置指令生成部３２にて行なう加減速をコントロールするためのデータである。
【００２８】
位置指令生成部３２は、移動指令２５と加減速データ３４に基づいて、加減速および補間を行って、位置指令６を生成する。
【００２９】
また加工プログラム５に重ね合わせ指令２７が指令されているときは、指令された重ね合わせ指令２７が実行可能かを加減速判断部３１であわせて判断し、判断した結果としての重ね合わせ指令２７を加減速データ３４に含める。重ね合わせ指令２７が加減速データ３４に含められているときには、位置指令生成部３２は、重ね合わせ指令２７に従って次に続く移動指令を開始する。
【００３０】
図４は、本実施の形態の加工システムの概略動作を説明するフローチャートを示す図である。図において、ＳＴＥＰ１１で外部より入力する加工情報４に基づいて加工プログラム５を作成する。ＳＴＥＰ１２では、ＳＴＥＰ１１で作成した加工プログラムに従って図示しない工作機械の時々刻々の位置指令６を生成し、これを駆動装置（サーボ制御装置）７に入力することで、工作機械を動かし、所望の加工を行う。
【００３１】
図５は、図４におけるＳＴＥＰ１１の詳細動作を説明するフローチャートを示す図である。図において、ＳＴＥＰ２１では外部より入力する加工情報に基づいて移動指令２５を生成する。ＳＴＥＰ２２では加減速指令２６を生成する。ＳＴＥＰ２３では重ね合わせ指令２７を生成する。ＳＴＥＰ２１では、移動指令生成部２１は加工情報４に基づいて所望の製品形状を加工するための素材（ワーク）に対する工具の移動を算出し、各ブロックごとの移動指令２５として加工プログラム５に指令する。ＳＴＥＰ２２では、加減速指令生成部２２は、各ブロックの移動指令２５と機械動特性２４から加工時間が最短となるような加減速指令２６を求め、加工プログラム５に指令する。ＳＴＥＰ２３では、重ね合わせ指令部２３は、移動指令２５および加減速指令２６、および要求精度（加工情報４に含まれる）から、重ね合わせ指令２７を求め、加工プログラム５に指令する。
【００３２】
図６は、図４におけるＳＴＥＰ１２の詳細動作を説明するフローチャートを示す図である。図において、ＳＴＥＰ３１では、加減速判断部３１は、移動指令２５、加減速指令２６が与えられたとき、実機械動特性３３の制約条件を満たすような加減速データ３４に変換して算出する。加減速指令２６が実行可能（実機械動特性３３の制約条件を満たすもの）であれば、加減速データ３４は加減速指令２６に一致し、実行不可能（実機械動特性３３の制約条件を満たさないもの）であれば予め設定された値（パラメータ等により設定された加減速データのデフォルト値）を加減速データ３４として用いる。同様にして重ね合わせ指令２７についても実行可否が判断される。すなわち、加工プログラム５に重ね合わせ指令２７が指令されているときは、与えられた重ね合わせ指令２７が実行可能かを加減速判断部３１であわせて判断し、重ね合わせ指令２７で動作した場合に実機械動特性３３の制約条件を満たす場合には重ね合わせ指令２７も加減速データ３４に含めて指令し、逆に制約条件を満たさない場合には指令された重ね合わせ指令２７は採用せず、予め設定された値（パラメータ等により設定された重ね合わせ量のデフォルト値）もしくは０（重ね合わせなし）を重ね合わせ指令２７として加減速データに含める。
【００３３】
ＳＴＥＰ３２では、位置指令生成部３２は、移動指令２５と加減速データ３４に基づいて、加減速および補間を行って、位置指令６を生成する。補間方法は、移動指令２５に指令された指令経路に従って行う。例えば直線補間、円弧補間、スプライン補間など経路の種類に応じて補間を行なう。重ね合わせ指令２７が加減速データ３４に含められているときには、位置指令生成部３２は、重ね合わせ指令２７に従って次の移動指令を開始する。
【００３４】
図７に加工プログラム５の例を示す。各行に指令された指令群は、各ブロックの移動指令を指す（この例では４ブロック）。Ｎはシーケンス番号、Ｇ１は直線補間、Ｘ、ＹはそれぞれＸ軸、Ｙ軸の座標値、Ａは加速度、Ｄは減速度、Ｃは重ね合わせ量、Ｖはブロック終点での減速速度、Ｆは送り速度を指す。ここで、Ｇ指令、座標値Ｘ，Ｙ及びＦ指令は、移動指令を構成する指令群である。本実施の形態においては、この移動指令と同一のブロックに、加減速指令（Ａ指令、Ｄ指令、Ｖ指令）及び重ね合わせ量を指定するＣ指令が指令されていることを特徴とする。
【００３５】
この例では、上記のように各ブロックは各１行で記載された部分であり、通常シーケンス番号で始まりエンドオブブロック（図７及び図８では省略している）で終わる領域の部分がブロックである。一般に数値制御装置の加工プログラムは、インタープリタと呼ばれるプログラムの動作手順により処理され、基本的には１ブロックが読み込まれて処理された後、次のブロックが読み込まれる（補間等の目的により、数ブロック先まで読み込まれる場合もある）。なお、仮に本実施の形態と異なる数値制御装置で「ブロック」という言葉を用いない数値制御装置が存在するとしても、１つの移動指令（指令群）が含まれて一度に読み込まれて処理される単位があれば、その単位（領域）を指すものである。
【００３６】
例えばＮ１ブロックではＸ１０、Ｙ０の位置まで送り速度３０００で移動するが、その際の加速度は３００、減速度は６００、次の移動（Ｎ２ブロック）との重ね合わせ量は０．５、ブロック終点における減速速度は１０００である。ここで、実機械動特性の制約条件が、例えば
Ｘ軸の最大加速度（加速度許容値）：１２００
Ｙ軸の最大加速度（加速度許容値）：  ６００
Ｘ軸の最大加速度（減速度許容値）：  ６００
Ｙ軸の最大加速度（減速度許容値）：  ６００
とする。この場合は図７の加工プログラムでＡおよびＤで指令した加速度および減速度は許容範囲であるため、実行可能と判断し、加工プログラムに従って動作する。
【００３７】
また、図８は加工プログラム５の第２の例を示す。図７に対して、Ｎ１ブロックのＡの値、Ｎ２のＤの値、Ｎ３のＣの値が異なっている。この場合には、実機械動特性の制約条件が上述した値の通りだとすると、図８の加工プログラムでは、Ｎ１ブロックのＡで指令された１８００という加速度指令の値はＸ軸の加速度許容値を超えているので実行不可能と判断され、加速度指令はデフォルト値（例えば加速度許容値の１２００）に変更され、ブロックＮ１ブロックは加速度１２００で動作する。同様に、Ｎ２ブロックについても、減速度指令（９００）がＹ軸の減速度許容値を超えているので、これも許容値のＹ軸の減速度許容値の６００に変更して動作する。
【００３８】
またＮ３ブロックの終点においては、加工プログラム作成時点ではコーナーにおいて生じる法線方向の加速度（経路の進行方向に対して垂直方向の加速度）の値が所定の許容値となるように算出して重ね合わせ量を０．１５としたとする。この重ね合わせ量はコーナー部で経路を滑らかに丸める働きがあるが、この丸められたコーナー部をＶ指令で指定された速度（８００）で通過すると、加速度（この場合には経路の法線方向に加速度が生じることになる）が許容加速度を超える場合には、指定した重ね合わせ量０．１５が実行不可能として、この重ね合わせ指令は採用せず、生じる加速度が許容加速度に一致するような重ね合わせ量に修正する（例えばＣ指令の指令値を０．１５から０．３に修正する）。      
【００３９】
なお、本実施の形態では上記のように重ね合わせ量を修正することで加速度が過大とならないようにしたが、ブロック終点での速度（Ｖ指令）を修正することで加速度が過大とならないようにしても良い。
【００４０】
図７あるいは図８の加工プログラムで動作させた場合の軌跡を図９に、速度波形を図１０に示す。図８の加工プログラムで動作させた場合には、上述したように実行不可能な指令は修正され、その修正された指令に基づいて動作することにより、この場合は図７と同じ動作となる。
【００４１】
図９に示すように、図７、図８の加工プログラムの工具軌跡は、概略正方形の輪郭形状となる。３つの角部は、重ね合わせ指令（Ｃ指令）の効果により、なめらかな曲線となっている。この曲線部の移動方向の長さは、重ね合わせ指令に従って、それぞれ、０．３、０．４、０．５となっている。
【００４２】
図１０において、縦軸は工具の移動速度、横軸は時間を表している。４つの山形形状は図７、図８の加工プログラムのＮ１ブロックからＮ４ブロックの各移動指令動作時の加減速を示している。加速度指令（Ａ指令）および減速度指令（Ｄ指令）の効果により、それぞれ異なる加減速となっており、きめ細かい動作制御をしていることがわかる。
【００４３】
このように、加工プログラムの各ブロックに指令した加速度、減速度、減速速度（合成速度）、および重ね合わせ量に基づいて工作機械を動作させることで、必要に応じ特定の箇所の精度をより高くするようにしたり、また移動指令ごとに加速度や減速度などの動きをきめ細かく変更したりことができるようになり、加工に応じた柔軟な機械の動きを実現することが可能となっている。
【００４４】
本実施の形態によれば、特に加減速等を加工に応じてきめ細かく機械の動きを加工プログラムから指令することにより、加工時間を短縮することが可能となる。また、実行可否の判断をプログラム作成時点で厳密に行なわなくてもよく、加工プログラム作成に手間をかけることなく、加工時間を短縮できる。
【００４５】
なお、上述の説明においては、ＳＴＥＰ３１の処理において、制約条件を超える場合に、アラームとし、機械動作を停止させてもよい。特に加工プログラム作成時点と機械動特性の想定が大きく異なるような場合には、機械動作を停止し、プログラムを作成し直すことが、加工物の精度管理や量産加工時のトータル時間短縮の観点では望ましい。
【００４６】
本実施の形態においては、加速度、減速度、重ね合わせ量、ブロック終点での減速速度をそれぞれＡ、Ｄ、Ｃ、Ｖのアドレスで指令したが、これに限定されることはなく、使用していない任意のアルファベットに割り当ててよい。
【００４７】
また、Ａ、Ｄ、Ｃ、Ｖのアドレスによる指令をコメント内（加工プログラムではコメントの文字列を通常カッコで囲むことでコメントとして扱う）に指令するようにすることで、これらの指令に対応した数値制御装置と、対応していない数値制御装置で、同じ加工プログラムを用いることが可能となる。すなわち、加速度、減速度、重ね合わせ量、ブロック終点での減速速度を加工プログラムから変更できる機能を備えた数値制御装置ではコメント内に指令した加速度、減速度加速度、減速度、重ね合わせ量、ブロック終点での減速速度を解釈し、これらの指令に応じて制御（指令値生成）を行う。一方、これらの指令に対応していない数値制御装置では、これらの指令がコメント内にあるため、実行されず、従来と同じ動作となる。コメント内が、通常のコメントであるか、もしくは加速度、減速度加速度、減速度、重ね合わせ量、ブロック終点での減速速度の指令を含むものであるかは、コメント内に特定の識別子が含まれているかどうかで判断させてもよい。
【００４８】
以上のように本実施の形態によれば、加工プログラム作成装置２は、各ブロックごとの移動指令を生成するとともに、機械動特性に基づいて各移動指令に対する加減速指令を生成し、この加減速指令を移動指令と同一のブロックに数値にて指令し、数値制御装置３は、移動指令、加減速指令および実機械動特性に基づいて実際に動作可能な加減速データを判断し、移動指令および加減速データに基づいて加減速および補間を行なうことにより位置指令を生成するようにしたので、きめ細かい加工に応じた柔軟な機械の動きを加工プログラムから指令することが可能となり、また実行可否の判断をプログラム作成時点で厳密に行なわなくてもよく、加工時間を短縮できるという効果がある。
【００４９】
また、本実施の形態によれば、加減速に関する指令として、各ブロックの接線方向の加速度、減速度、指令経路の終点における減速速度のいずれか１以上を指令可能としたので、自由度の高い加減速指令が可能となり、きめ細かな加工時間や精度の調整が可能となるという効果がある。
【００５０】
さらに、本実施の形態によれば、機械動特性として、機械の各軸の速度、加速度、トルク、電流のいずれか１以上の制約条件と、位置指令に対する速度、加速度、トルク、電流のいずれか１以上との関係式を含み、加工プログラム作成装置２においては、制約条件と関係式から加工時間が最短となるような加減速指令を求めるようにしたので、加工プログラムを作成する際に手間がかかることなく、加工時間を短縮できるという効果がある。
【００５１】
さらにまた、本実施の形態によれば、加工プログラム作成装置２において、移動指令と加減速指令から、移動指令とそれに続く次の移動指令とを重ね合わせた場合の軌跡精度が指定した要求精度と一致するような重ね合わせ量を求め、この重ね合わせ量を重ね合わせ指令として加工プログラムに指令し、数値制御装置３において重ね合わせ指令に従って、移動指令とそれに続く次の移動指令が加工プログラムに指令された重ね合わせ指令に対応する距離だけ重ね合わせされるように、次の移動指令の位置指令生成を開始するようにしたので、加工プログラムからさらに軌跡精度を指令することが可能となり、より最適な加工をすることができるという効果がある。
【００５２】
さらに、本実施の形態によれば、実機械動特性は、機械の各軸の速度、加速度、トルク、電流のいずれか１以上の制約条件と、位置指令に対する速度、加速度、トルク、電流のいずれか１以上の関係式を含み、また実機械動特性は、機械の負荷や数値制御装置３に設定された調整係数を反映するように構成し、数値制御装置３においては、加工プログラムに指令された移動指令、実機械動特性に基づいて加減速指令の実行可否の判断を行い、実行可能な場合には指令された加減速指令を加減速データとして用い、実行不可能な場合には予め設定された値を加減速データとして用い、加減速データに従って加減速を行なうようにしたので、より手間なく加工時間を短縮できるという効果がある。
【００５３】
また、本実施の形態によれば、プログラム作成装置を、各ブロックごとの移動指令を生成するとともに、機械動特性に基づいて移動指令にて各軸が移動する際の加減速指令を生成するように構成したので、移動指令ごとの加減速に関する指令を手作業で指令する必要がなく、加工時間の短いプログラムが容易に作成できるという効果がある。
【００５４】
さらに、本実施の形態によれば、上記のようにプログラム作成装置を構成したので、加減速指令および重ね合わせ指令が指令された加工プログラムに基づいて加工を行う際に、機械の動特性の範囲を超えた加減速指令および重ね合わせ指令を操作者がその都度確認したりせずともよく、手間なく加工時間短縮が実現できるという効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
以上のように、本発明にかかる加工システムは、工作機械の各軸の移動指令を含む加工プログラムを作成し、加工プログラムに指令された移動指令に基づいて工作機械を動作させる加工システムに適している。
【符号の説明】
【００５６】
１  加工システム
２  加工プログラム作成装置
３  数値制御装置
４  加工情報
５  加工プログラム
６  位置指令
７  駆動装置
２１  移動指令生成部
２２  加減速指令生成部
２３  重ね合わせ指令部
２４  機械動特性
２５  移動指令
２６  加減速指令
２７  重ね合わせ指令
３１  加減速判断部
３２  位置指令生成部
３３  実機械動特性
３４  加減速データ
３５  調整係数
３６  負荷 
【図１】
2013038543.tif 000003
【図２】
2013038543.tif 000004
【図３】
2013038543.tif 000005
【図４】
2013038543.tif 000006
【図５】
2013038543.tif 000007
【図６】
2013038543.tif 000008
【図７】
2013038543.tif 000009
【図８】
2013038543.tif 000010
【図９】
2013038543.tif 000011
【図１０】
2013038543.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成24年8月1日(2012.8.1)
【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】
工作機械の各軸の移動指令を含む加工プログラムを作成する工作機械の加工プログラム作成装置であって、
加工情報に基づいて前記移動指令を生成する移動指令生成部、及び前記移動指令の個々に対応した重ね合わせ指令を生成し、生成した前記移動指令と同一の各ブロックに数値にて指令する重ね合わせ指令部、を備えた
ことを特徴とする加工プログラム作成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の加工プログラム作成装置において、
前記移動指令の個々に対応した加減速指令を予め設定された機械動特性に基づいて生成し、生成した前記移動指令と同一の各ブロックに数値にて前記加減速指令を指令する加減速指令生成部、を備えた
ことを特徴とする加工プログラム作成装置。
【請求項３】
加工プログラムを読み込み前記加工プログラムに指令された移動指令に基づいて工作機械を動作させる数値制御装置であって、
前記移動指令に対して同一の各ブロックに数値にて指令された重ね合わせ指令が付加された加工プログラムを記憶し、前記加工プログラムの各ブロックに指令された前記移動指令及び前記重ね合わせ指令に基づいて位置指令を生成し、生成した前記位置指令を前記工作機械の駆動装置に出力する位置指令生成部を備えたことを特徴とする数値制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の数値制御装置において、
前記移動指令に対して同一の各ブロックに数値にて指令された加減速指令が付加された加工プログラムを記憶し、前記加工プログラムの各ブロックに指令された前記移動指令、前記重ね合わせ指令及び前記加減速指令に基づいて位置指令を生成し、生成した前記位置指令を前記工作機械の駆動装置に出力する位置指令生成部を備えたことを特徴とする数値制御装置。
【請求項５】
工作機械の各軸の移動指令を含む加工プログラムを作成し、前記加工プログラムに指令された移動指令に基づいて工作機械を動作させる加工システムであって、
加工情報に基づいて前記移動指令を生成する移動指令生成部、及び前記移動指令の個々に対応した重ね合わせ指令を生成し、生成した前記重ね合わせ指令を前記移動指令と同一の各ブロックに数値にて指令する重ね合わせ指令部を備えた加工プログラム作成装置と、
前記移動指令に対して同一の各ブロックに数値にて指令された前記重ね合わせ指令が付加された加工プログラムを記憶し、前記加工プログラムの各ブロックに指令された前記移動指令及び前記重ね合わせ指令に基づいて位置指令を生成し、生成した前記位置指令を前記工作機械の駆動装置に出力する位置指令生成部を備えた数値制御装置と、を含む
ことを特徴とする加工システム。
【請求項６】
請求項５に記載の加工システムにおいて、
前記加工プログラム作成装置は、さらに前記移動指令の個々に対応した加減速指令を予め設定された機械動特性に基づいて生成し、生成した前記移動指令と同一の各ブロックに数値にて指令する加減速指令生成部、を備え、
また前記数値制御装置において、さらに前記移動指令に対して同一の各ブロックに数値にて指令された加減速指令が付加された加工プログラムを記憶し、前記加工プログラムの各ブロックに指令された前記移動指令、前記重ね合わせ指令及び前記加減速指令に基づいて位置指令を生成し、生成した前記位置指令を前記工作機械の駆動装置に出力する位置指令生成部を備えたことを特徴とする、
加工システム。
【請求項７】
前記加減速指令は、前記移動指令の指令経路に沿った接線方向の加速度、減速度、及び指令経路の終点における減速速度である
ことを特徴とする請求項６に記載の加工システム。
【請求項８】
前記加工プログラム作成装置における重ね合わせ指令部において、前記移動指令と前記加減速指令から、第１の移動指令とそれに続く第２の移動指令とを重ね合わせた場合の軌跡の精度が指定した要求精度と一致するような重ね合わせ量を求め、
前記数値制御装置は、前記重ね合わせ指令に従って、第１の移動指令と第２の移動指令が加工プログラムに指令された重ね合わせ指令に対応する距離だけ重ね合わされるように、第２の移動指令の位置指令を生成する
ことを特徴とする請求項６または７に記載の加工システム。
【請求項９】
前記数値制御装置は、前記加工プログラムに指令された前記移動指令、前記重ね合わせ指令および前記加減速指令と、実機械動特性に基づいて前記重ね合わせ指令の実行可否の判断を行い、実行可能な場合には指令された前記重ね合わせ指令を実行し、実行不可能な場合には前記重ね合わせ指令に替えて予め設定された値もしくは実行可能な値を用いて重ね合わせを行うことを特徴とする請求項６、７または８に記載の加工システム。
【請求項１０】
工作機械の各軸の移動指令を含む加工プログラムを作成する工作機械の加工プログラム作成方法であって、
加工情報に基づいて前記移動指令を生成し、前記移動指令の個々に対応した重ね合わせ指令を生成し、生成した前記移動指令と同一の各ブロックに数値にて指令する
ことを特徴とする加工プログラム作成方法。
【請求項１１】
加工プログラムを数値制御装置に読み込ませ、読み込ませた前記加工プログラムに指令された移動指令に基づいて工作機械を動作させる数値制御方法であって、
前記移動指令に対して同一の各ブロックに数値にて指令された前記重ね合わせ指令が付加された加工プログラムを前記数値制御装置に記憶させ、前記移動指令及び前記重ね合わせ指令に基づいて位置指令を生成させ、生成された前記位置指令を前記工作機械の駆動装置に出力することで工作機械を動作させる数値制御方法。
【請求項１２】
工作機械の各軸の移動指令が指令され、数値制御装置に読み込まされ、前記数値制御装置にて実行されて工作機械を動作させる工作機械の加工プログラムであって、
前記移動指令の個々に対応した重ね合わせ指令が、前記移動指令と同一の各ブロックに数値にて指令されている
ことを特徴とする加工プログラム。
【手続補正書】
【提出日】平成24年12月18日(2012.12.18)
【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】
少なくとも１つのブロックに、移動指令、前記移動指令の指令経路の接線方向の加速度および減速度、前記指令経路の終点における速度、および前記移動指令に続く移動指令を当該ブロックで実行する重ね合わせ量が全て記載されており、当該ブロックを含んだ複数のブロックを有する加工プログラムを読み込み前記加工プログラムに基づいて工作機械を動作させる数値制御装置であって、
実機械動特性に基づいて定めた許容値を前記加速度および前記減速度が満たす場合は前記加速度および前記減速度を加減速データとし、前記許容値を前記加速度および前記減速度が満たさない場合は前記許容値を加減速データとし、前記重ね合わせ量で前記移動指令に続く移動指令を実行すると前記指令経路の終点における速度において前記移動指令の指令経路の法線方向の加速度および減速度が前記許容値を満たさない場合は、前記指令経路の終点における速度を変更せずに前記重ね合わせ量を大きな値に変更する、または、前記重ね合わせ量を変更せずに前記指令経路の終点における速度を小さくする加減速判断部と、
前記移動指令、前記加減速データおよび前記加減速判断部による処理を経た前記指令経路の終点における速度および前記重ね合わせ量に基づいて、前記移動指令と前記移動指令に続く移動指令が前記重ね合わせ量に対応する距離だけ重ね合わされるように位置指令を生成し、生成した前記位置指令を前記工作機械の駆動装置に出力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】
工作機械の各軸の移動指令を含み複数のブロックを有する加工プログラムを作成し、前記加工プログラムに指令された移動指令に基づいて工作機械を動作させる加工システムであって、
加工情報に基づいて前記移動指令を少なくとも１つの前記ブロックに生成する移動指令生成部と、前記移動指令が生成された前記ブロックに、前記移動指令の指令経路の接線方向の加速度および減速度と、前記指令経路の終点における速度とを含む加減速指令を予め設定された機械動特性に基づいて生成する加減速指令生成部と、前記移動指令と前記加減速指令から、前記移動指令と前記移動指令に続く移動指令とを重ね合わせた場合の軌跡の精度が指定した要求精度を満たすような重ね合わせ量を求め、前記移動指令が生成された前記ブロックに、前記重ね合わせ量を数値にて指令する重ね合わせ指令部と、を備えた加工プログラム作成装置と、
実機械動特性に基づいて定めた許容値を前記加速度および前記減速度が満たす場合は前記加速度および前記減速度を加減速データとし、前記許容値を前記加速度および前記減速度が満たさない場合は前記許容値を加減速データとし、前記重ね合わせ量で前記移動指令に続く移動指令を実行すると前記指令経路の終点における速度において前記移動指令の指令経路の法線方向の加速度および減速度が前記許容値を満たさない場合は、前記指令経路の終点における速度を変更せずに前記重ね合わせ量を大きな値に変更する、または、前記重ね合わせ量を変更せずに前記指令経路の終点における速度を小さくする加減速判断部と、前記移動指令、前記加減速データおよび前記加減速判断部による処理を経た前記指令経路の終点における速度および前記重ね合わせ量に基づいて、前記移動指令と前記移動指令に続く移動指令が前記重ね合わせ量に対応する距離だけ重ね合わされるように位置指令を生成し、生成した前記位置指令を前記工作機械の駆動装置に出力する位置指令生成部と、を備えた数値制御装置と、
を備えたことを特徴とする加工システム。
【請求項３】
少なくとも１つのブロックに、移動指令、前記移動指令の指令経路の接線方向の加速度および減速度、前記指令経路の終点における速度、および前記移動指令に続く移動指令を当該ブロックで実行する重ね合わせ量が全て記載されており、当該ブロックを含んだ複数のブロックを有する加工プログラムに基づいて生成した位置指令により工作機械の駆動装置を動作させる数値制御方法であって、
実機械動特性に基づいて定めた許容値を前記加速度および前記減速度が満たす場合は前記加速度および前記減速度を加減速データとし、前記許容値を前記加速度および前記減速度が満たさない場合は前記許容値を加減速データとし、
前記重ね合わせ量で前記移動指令に続く移動指令を実行すると前記指令経路の終点における速度において前記移動指令の指令経路の法線方向の加速度および減速度が前記許容値を満たさない場合は、前記指令経路の終点における速度を変更せずに前記重ね合わせ量を大きな値に変更する、または、前記重ね合わせ量を変更せずに前記指令経路の終点における速度を小さくする変更処理を実行し、
前記移動指令、前記加減速データおよび前記変更処理を経た前記指令経路の終点における速度および前記重ね合わせ量に基づいて、前記移動指令と前記移動指令に続く移動指令が前記重ね合わせ量に対応する距離だけ重ね合わされるように前記位置指令を生成する
ことを特徴とする数値制御方法。
【国際調査報告】
2013038543.tif 000013
2013038543.tif 000014
2013038543.tif 000015
2013038543.tif 000016