(57)【要約】ワークを回転させながら正面に対する加工を実行すると同時に、端面における偏心位置に加工を行うために、本発明の実施の形態によれば、ＮＣ装置（３００）は、第一の刃物台を用いて正面加工を行いながらワーク回転軸の回転を制御する基準軸プログラムの指令に基づいてワーク回転軸を回転せしめると同時に、ワークに対する相対座標を用いて記述され、第二の刃物台の位置制御を行う重畳軸プログラムの指令に基づいて、前記相対座標上の第一の加工経路にワーク回転軸の回転を重畳した第二の加工経路で第二の刃物台を位置制御する円弧重畳補間制御部（２９）を備える。
2013061445.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物を回転させる被加工物回転軸と、前記被加工物が回転している時に当該被加工物の正面を加工する第一の刃物台と、前記被加工物回転軸の軸方向を法線とする面上を駆動可能に構成され、前記被加工物の端面に対向する側から前記被加工物を加工する第二の刃物台と、を備える工作機械を制御する数値制御装置であって、
前記第一の刃物台を用いて正面加工を行いながら前記被加工物回転軸の回転を制御する第１指令と、前記被加工物に対する相対座標を用いて記述され、前記第二の刃物台の位置制御を行う第２指令と、を含む加工プログラムを記憶する加工プログラム格納領域と、
前記第１指令に基づいて前記被加工物回転軸を回転せしめると同時に、前記第２指令に基づく第一の加工経路に前記被加工物回転軸の回転を重畳した第二の加工経路で前記第二の刃物台を位置制御する円弧重畳補間制御部と、
を備えることを特徴とする数値制御装置。
【請求項２】
前記第二の刃物台が前記第二の加工経路上を移動する速度が予め設定された最大許容速度を越えないように前記被加工物回転軸の最大速度を算出する最大速度算出部と、
前記最大速度算出部が算出した最大速度で前記被加工物回転軸の回転速度をクランプする速度クランプ部と、
をさらに備える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】
前記第二の刃物台の最大許容速度は、早送りおよび切削送りの夫々について予め設定されており、
前記最大速度算出部は、
前記第一の刃物台の動作および前記第二の刃物台の動作がともに早送りである場合の前記被加工物回転軸の最大速度を、前記第二の刃物台が前記第二の加工経路上を移動する最大速度が前記早送りにかかる最大許容速度を上限として定められる速度に一致する前記被加工物回転軸の速度とし、
前記第一の刃物台の動作が早送りであり、前記第二の刃物台の動作が切削送りまたは停止である場合の前記被加工物回転軸の最大速度を、前記第二の刃物台が前記第二の加工経路上を移動する最大速度が前記切削送りにかかる最大許容速度を上限として定められる速度に一致する前記被加工物回転軸の速度とする、
ことを特徴とする請求項２に記載の数値制御装置。
【請求項４】
前記第二の刃物台の最大許容速度は、早送りおよび切削送りの夫々について予め設定されており、
前記最大速度算出部は、
前記第二の刃物台の動作が早送り、切削送り、および停止のうちのいずれであっても、前記第一の刃物台の動作が切削送りである場合の前記被加工物回転軸の最大速度を、前記第二の刃物台が前記第二の加工経路上を移動する最大速度が前記夫々の最大許容速度のうちの最小値を上限として定められる速度に一致する前記被加工物回転軸の速度とする、
ことを特徴とする請求項２に記載の数値制御装置。
【請求項５】
前記加工プログラムは、前記第二の刃物台の前記相対座標における第一の位置と前記被加工物回転軸の第二の位置とを指定する第３指令を含み、
前記第二の刃物台の第一の位置と前記被加工物回転軸の第二の位置とが一致したか否かを判定し、双方の位置が一致した後、前記円弧重畳補間制御部に前記第１指令にかかる制御および前記第２指令にかかる位置制御の開始を許可する円弧重畳補間開始判定部、
をさらに備える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６】
前記第２指令に基づいて前記相対座標における制御サイクル毎の移動量を算出する相対座標速度算出部をさらに備え、
前記円弧重畳補間制御部は、
前記相対座標における制御サイクル毎の移動量を積算して前記第一の加工経路上の前記第二の刃物台の指令位置を算出する重畳座標系位置座標算出部と、
前記被加工物回転軸の回転角度を算出する回転角度算出部と、
前記第二の刃物台の指令位置を前記被加工物回転軸の回転角度だけ座標回転して前記第二の加工経路上の指令位置を算出する実座標変換部と、
をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちの何れか一項に記載の数値制御装置。
【請求項７】
前記被加工物回転軸は、位置または速度をフィードバック情報として出力し、
前記回転角度算出部は、前記フィードバック情報に基づいて前記被加工物回転軸の回転角度を算出する、
ことを特徴とする請求項６に記載の数値制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、旋盤等、旋削加工を行なう工作機械を制御する数値制御装置（以下、ＮＣ装置）に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、上述の工作機械に関し、加工時間を短縮するために、ワークの正面（外周面）の旋削加工とワークの側面（端面）における偏心位置に対する加工を同時に行ないたいという要望がある。【０００３】
ワークの正面や端面に対する加工にかかる技術として、特許文献１には、ワークの正面（外周面）や側面（端面）に点、直線、円、角、点群などの各種加工を行なう技術が開示されている。これらの加工形状は、ワーク回転とＸ軸１軸との合成を行うことによって、端面上において指令された２次元のパス制御を行なうことで得られる。点加工は、ドリルによって行われ、ミーリング加工は、ミル工具によって行われる。【０００４】
また、特許文献２には、重畳制御を用いて、正面に対するキー溝加工と端面に対するミーリング加工とを同時に行う技術が開示されている。【０００５】
また、特許文献３には、Ｙ軸制御可能な櫛刃型自動旋盤において、正面に対する加工と端面の偏心位置に対する加工とを同時に行う技術が開示されている。【０００６】
また、特許文献４には、ワークを回転させながら、刃物台の円運動中心をＣ軸／主軸中心とずらせることにより、Ｃ軸／主軸の中心とは別の中心を有する小径の円加工を前記ワークの端面に施す技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６０−０４４２３９号公報
【特許文献２】特開２００５−２３８３７９号公報
【特許文献３】特開２０００−１１７５０６号公報
【特許文献４】特開２００８−１２６３９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１の技術によれば、刃物台が１つしかないため、ワークの正面および端面に対する同時加工が不可能である。【０００９】
また、特許文献２の技術によれば、正面に対する長手方向のキー溝加工と端面に対するミーリング加工はＣ軸／主軸の停止中に行われる。したがって、この技術を用いても、正面に対する旋削または回転加工と端面に対する偏心加工とを同時に実行することができない。【００１０】
また、特許文献３の技術によれば、正面に対する偏心加工は、Ｃ軸／主軸停止中に実行される。Ｃ軸／主軸回転中に回転中心を外れた位置にドリル加工を行なおうとすると、ドリルビットに横方向の力が掛かり、ドリルが折損することになる。【００１１】
また、特許文献４の技術は、端面加工に限定したものとなっており、この技術を適用しても、正面加工と端面加工とを同時に実行することができない。【００１２】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ワークを回転させながら正面に対する加工を実行すると同時に、端面における偏心位置に加工を行うことができる数値制御装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、被加工物を回転させる被加工物回転軸と、前記被加工物が回転している時に当該被加工物の正面を加工する第一の刃物台と、前記被加工物回転軸の軸方向を法線とする面上を駆動可能に構成され、前記被加工物の端面に対向する側から前記被加工物を加工する第二の刃物台と、を備える工作機械を制御する数値制御装置であって、前記第一の刃物台を用いて正面加工を行いながら前記被加工物回転軸の回転を制御する第１指令と、前記被加工物に対する相対座標を用いて記述され、前記第二の刃物台の位置制御を行う第２指令と、を含む加工プログラムを記憶する加工プログラム格納領域と、前記第１指令に基づいて前記被加工物回転軸を回転せしめると同時に、前記第２指令に基づく第一の加工経路に前記被加工物回転軸の回転を重畳した第二の加工経路で前記第二の刃物台を位置制御する円弧重畳補間制御部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明にかかる数値制御装置は、ワークを回転させながら正面に対する加工を実行すると同時に、端面における偏心位置に加工を行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１−１】図１−１は、本発明の実施の形態のＮＣ装置が制御対象とする旋盤の主要構成を説明する図である。
【図１−２】図１−２は、当該旋盤をワークの端面側から見た図である。
【図２】図２は、円弧重畳補間によりワークの端面に溝加工が行われる様子を説明する図である。
【図３】図３は、円弧重畳補間によりワークの端面に穴あけ加工が行われる様子を説明する図である。
【図４】図４は、円弧重畳補間によりワークの端面に同期タッピング加工が行われる様子を説明する図である。
【図５】図５は、円弧重畳補間によりワークの端面に中ぐり加工が行われる様子を説明する図である。
【図６】図６は、円弧重畳補間を行う際の加工プログラム例を説明する図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態１のＮＣ装置の構成を説明する図である。
【図８】図８は、円弧重畳補間の開始位置を説明する図である。
【図９−１】図９−１は、円弧重畳補間によって重畳軸にＧ０の処理を実行せしめる場合の加工プログラムの例を示す図である。
【図９−２】図９−２は、円弧重畳補間によって重畳軸にＧ１の処理を実行せしめる場合の加工プログラムの例を示す図である。
【図１０−１】図１０−１は、最大速度の算出のためのパラメータを説明する図である。
【図１０−２】図１０−２は、動作モード別最大速度計算部による最大速度の算出方法を説明する図である。
【図１０−３】図１０−３は、最大速度の算出結果例を説明する図である。
【図１１】図１１は、円弧重畳補正モードに移行する際のＮＣ装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１２】図１２は、ステップＳ５の処理をさらに詳しく説明するフローチャートである。
【図１３】図１３は、円弧重畳モードに移行後のＮＣ装置の動作を説明するフローチャートである。
【図１４】図１４は、ステップＳ２６の処理をさらに詳しく説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本発明にかかるＮＣ装置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。
【００１７】
実施の形態１．
図１−１は、本発明の実施の形態のＮＣ装置が制御対象とする旋盤の主要構成を説明する図であり、図１−２は、当該旋盤をワークの端面側から見た図である。図１−１および図１−２に示すように、この旋盤１００は、ワーク１４０を回転させるワーク保持具１１０と、少なくともＸ（Ｘ１）軸方向およびＺ（Ｚ１）軸方向に制御可能であり、ワーク１４０の回転中にワーク１４０の正面加工を行うことができる第一の刃物台１２０と、ワークの端面に対向した位置においてＸ（Ｘ２）軸方向、Ｙ（Ｙ２）軸方向およびＺ（Ｚ２）軸方向に制御可能であり、ワーク１４０の端面に加工を行うことができる第二の刃物台１３０とを具備する。第一の刃物台１２０および第二の刃物台１３０は、工具を回転させる工具主軸を具備するようにしてもよい。なお、以降、ワーク１４０を回転させる軸をワーク回転軸と表記する。また、ワーク回転軸を、位置制御下で駆動される場合にはＣ（Ｃ１）軸、速度制御下で駆動される場合には主軸と表記する。
【００１８】
ここで、第二の刃物台１３０は、第一の刃物台１２０と異なり、ワーク１４０の端面に対向する位置において、ワーク回転軸を法線とする面（Ｘ２軸およびＹ２軸により張られる面）を移動することができるようになっている。本願発明の実施の形態のＮＣ装置は、ワーク１４０を回転させて第一の刃物台１２０を用いてワーク１４０の正面の加工を行いながら、且つ同時に、ワーク１４０の端面の任意の位置に第二の刃物台１３０を用いて任意の加工を行う制御を行うことができる。以降、この制御を、円弧重畳補間ということとする。
【００１９】
前記任意の加工の種類としては、例えば、穴あけ、同期タッピング、ミーリング加工が挙げられる。図２は、円弧重畳補間によりワーク１４０の端面に溝加工が行われる様子を説明する図である。図示するように、溝加工が実行される際には、第二の刃物台１３０の工具主軸にはエンドミルが装着される。そして、第二の刃物台１３０は、円弧重畳補間により、ワーク１４０の回転が停止している場合のエンドミルの加工経路にワーク１４０の回転を重畳した経路で移動するように位置制御される。
【００２０】
図３は、円弧重畳補間によりワーク１４０の端面に穴あけ加工が行われる様子を説明する図である。図示するように、穴あけ加工が実行される際には、第二の刃物台１３０の工具主軸にはドリルが装着される。そして、第二の刃物台１３０は、円弧重畳補間により、ワーク１４０の回転が停止している場合における穴あけ位置にワーク１４０の回転を重畳した経路で移動するように位置制御される。
【００２１】
図４は、円弧重畳補間によりワーク１４０の端面に同期タッピング加工が行われる様子を説明する図である。図示するように、同期タッピング加工が行われる際には、第二の刃物台１３０の工具主軸にはタップが装着される。そして、第二の刃物台１３０は、円弧重畳補間を適用した穴あけ加工時と同様に、円弧重畳補間により、ワーク１４０の回転が停止している場合における同期タッピング加工を行う経路にワーク１４０の回転を重畳した経路で移動するように位置制御される。
【００２２】
図５は、円弧重畳補間によりワーク１４０の端面に中ぐり加工が行われる様子を説明する図である。図示するように、中ぐり加工が行われる際には、第二の刃物台１３０の工具主軸にはエンドミルが装着される。そして、第二の刃物台１３０は、円弧重畳補間により、ワーク１４０の回転が停止させて中ぐり加工を行う場合のエンドミルの加工経路にワーク１４０の回転を重畳した経路で移動するように位置制御される。より具体的には、第二の刃物台１３０は、円弧重畳補間により、工具主軸とは異なる軸を中心としたエンドミルの回転の経路にワーク１４０の回転を重畳（いわゆるヘリカル重畳）した経路で移動せしめられる。
【００２３】
図６は、円弧重畳補間を行う際の加工プログラム例を説明する図である。図６に示す加工プログラム２００は、第一の刃物台１２０によるワーク１４０の回転を伴う正面加工中に、第二の刃物台１３０によってワーク１４０の端面に直線の溝加工を行うためのプログラムである。加工プログラム２００は、第一の刃物台１２０およびワーク１４０の回転を制御するためのプログラム（基準軸プログラム２１０）と第二の刃物台１３０を制御するためのプログラム（重畳軸プログラム２２０）とを具備する。ここで、第１軸をＸ１軸、第２軸をＺ１軸、第３軸をＣ１軸とする被制御系統を基準軸と呼び、第１軸をＸ２軸、第２軸をＹ２軸、第３軸をＺ２軸とする被制御系統を重畳軸と呼んでいる。
【００２４】
重畳軸プログラム２２０は、静止した状態のワーク１４０に対する相対座標を用いて記述されている。この加工プログラム２００によれば、重畳軸プログラム２２０によって指定されたワーク１４０の端面上の相対座標上の加工経路（第一の加工経路）を基準軸プログラム２１０によるワーク１４０の回転に重畳した第二の加工経路上を移動するようにＸ２、Ｙ２軸の位置制御が行われるとともに、Ｚ２軸方向の切込が行われる。
【００２５】
また、円弧重畳補間は、円弧重畳補間指令を実行することによって開始される。ここでは、円弧重畳補間指令は、「Ｇ１５５“基準軸の第３軸名称”＝“重畳軸の第１軸名称”＋“重畳軸の第２軸名称”」という記述により構成される。また、円弧重畳補間は、円弧重畳補間キャンセル指令を実行することによって終了せしめられる。即ち、図６に示した例においては、「Ｇ１５５Ｃ１＝Ｘ２＋Ｙ２」が円弧重畳補間指令に該当し、「Ｇ１５５Ｃ１」が円弧重畳補間キャンセル指令に該当する。
【００２６】
また、円弧重畳補間指令によれば、「Ｇ１５５Ｃ１＝Ｘ２＋Ｙ２」の記述に続いて「，ＣθＸｘａＹｙａ」の記述を付加することによって重畳加工の開始位置を指定することができるようになっている。「，ＣθＸｘａＹｙａ」の記述は、重畳軸のＸｘａＹｙａの位置に基準軸のθが到達した時点から重畳加工を開始せしめることを意味する。即ち、例えば、「Ｇ１５５Ｃ１＝Ｘ２＋Ｙ２，Ｃ４５．Ｘ−５０．Ｙ−５０．」は、第二の刃物台１３０の工具がＸ−５０Ｙ−５０の位置に予め位置決めしていて、ワーク１４０のθ（４５度）の線が通過すると同時にワーク１４０の回転に合わせて円運動しながら所望の軌跡を加工せしめる指令を意味する。開始位置を指定する記述により、ワーク回転軸の座標系と重畳軸プログラム２２０で用いられる相対座標系と間の対応関係が確定する。
【００２７】
本実施の形態のＮＣ装置は、基準軸プログラム２１０および重畳軸プログラム２２０の夫々を並行して読み込む。そして、本実施の形態のＮＣ装置は、基準軸プログラム２１０に記述されている円弧重畳補間指令により円弧重畳モードに移行した後、基準軸プログラム２１０おいて円弧重畳補間指令の後に記述されている「！２Ｌ２０」と、重畳軸プログラム２２０に記述されている「！１Ｌ２０」と、により、夫々の記述の後の記述されている指令の実行タイミングを同期させる。即ち、本実施の形態のＮＣ装置は、「Ｇ９１  Ｇ０１  Ｚ３０．Ｃ−９０．Ｆ３６０．」の指令の実行を開始すると同時に、「Ｇ０１Ｘ−４０．Ｙ−４０．Ｆ１００」の指令の実行を開始する。このとき、前述のように、本実施の形態のＮＣ装置は、「Ｇ９１  Ｇ０１  Ｚ３０．Ｃ−９０．Ｆ３６０．」の指令に「Ｇ０１Ｘ−４０．Ｙ−４０．Ｆ１００」の指令を重畳して実行する。なお、「Ｇ９１  Ｇ０１  Ｚ３０．Ｃ−９０．Ｆ３６０．」の指令を完了する前に「Ｇ０１Ｘ−４０．Ｙ−４０．Ｆ１００」の指令を完了すると、「Ｇ９１  Ｇ０１  Ｚ３０．Ｃ−９０．Ｆ３６０．」の指令と同時に、「Ｇ０１Ｘ−４０．Ｙ−４０．Ｆ１００」の指令の次の指令である「Ｇ００Ｘ４０．Ｙ４０．」を「Ｇ９１  Ｇ０１  Ｚ３０．Ｃ−９０．Ｆ３６０．」の指令に重畳して実行する。
【００２８】
図７は、本発明の実施の形態１のＮＣ装置の構成を説明する図である。図示するように、ＮＣ装置３００は、制御演算部１と、オペレータによるＮＣ装置３００に対する操作入力を受け付ける入力操作部２と、ＮＣ装置３００の制御状態をオペレータに表示出力する表示部３と、旋盤１００が備える各軸（Ｃ１、Ｘ１、Ｚ１、Ｘ２、Ｙ２、Ｚ２）を夫々駆動するサーボモータ５ａ〜５ｆと、サーボモータ５ａ〜５ｆを駆動する電流を供給するサーボ制御部４ａ〜４ｆとを備えている。制御演算部１は、入力操作部２を介してオペレータから入力された加工プログラムや移動操作指令を解析して、サーボ駆動情報を生成し、生成したサーボ駆動情報をサーボ制御部４ａ〜４ｆに出力する。サーボ制御部４ａ〜４ｆは、入力されたサーボ駆動情報に基づいてサーボモータ５ａ〜５ｆを駆動する電流を生成し、生成した電流をサーボモータ５ａ〜５ｆに供給する。なお、サーボ駆動情報には、一例として、制御サイクル毎の移動量が採用されるものとする。
【００２９】
制御演算部１は、入力制御部６、データ設定部７、記憶部８、機械制御信号処理部１２、プログラマブルコントローラ（ＰＬＣ）１３、画面処理部１６、解析処理部１７、円弧重畳補間速度クランプ処理部２１、補間処理部２２、円弧重畳補間開始処理部２４、加減速処理部２８、円弧重畳補間制御部２９、および軸データ入出力部３５を具備する。
【００３０】
なお、制御演算部１は、典型的には、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）およびＩ／Ｏインターフェイスを備えたコンピュータにより実現される。具体的には、例えば、ＣＰＵは、前記ＲＯＭに予め格納しておいた数値制御プログラムを実行することにより、データ設定部７、機械制御信号処理部１２、プログラマブルコントローラ（ＰＬＣ）１３、画面処理部１６、解析処理部１７、円弧重畳補間速度クランプ処理部２１、補間処理部２２、円弧重畳補間開始処理部２４、加減速処理部２８、および円弧重畳補間制御部２９として機能する。記憶部８は、ＲＯＭまたはＲＡＭに確保され、入力制御部６および軸データ入出力部３５の機能はＩ／Ｏインターフェイスが実現する。なお、制御演算部１は、典型的にはＣＰＵ上で実現されるとして列挙した機能部のうちの一部または全部を、ハードウェアや、ハードウェアおよびソフトウェア（数値制御プログラム）の組み合わせにより実現するようにしてもよい。
【００３１】
入力操作部２から制御演算部１に入力されるデータは入力インターフェイスである入力制御部６を介してデータ設定部７に入力される。データ設定部７は、入力されたデータを、記憶部８内に夫々確保されたパラメータ格納領域９、工具補正データ格納領域１０、加工プログラム格納領域１１に、入力操作部２で選択された入力モードに基づいて振り分けられて格納する。ここで、加工プログラム２００は、加工プログラム格納領域１１に格納される。
【００３２】
なお、旋盤１００には、危険防止などの目的のために、リレーや電磁弁、表示灯等の周辺機器（図示せず）が接続されている。これらの周辺機器の制御は、ワーク１４０の加工機構の制御と協調して実行される。周辺機器の制御をワーク１４０の加工機構の制御と協調させるための情報は、機械制御信号処理部１２を介してＰＬＣ１３に入出力される。ＰＬＣ１３は、機械制御信号処理部１２を介して入力された情報と、内部に予め組み込まれた制御プログラムとに基づき、前記周辺機器の制御を実行する。
【００３３】
ＰＬＣ１３の制御、加工プログラム２００の実行処理やＮＣ装置３００にかかる定常処理は、共有領域１４に中間情報を格納したり参照したりして行なわれる。周辺機器の制御をワーク１４０の加工機構の制御と協調させるための情報は、共有領域１４に格納される。
【００３４】
入力操作部２を介して入力される表示要求に対応する表示内容は、表示用に整形されて画面表示データ格納領域１５に格納される。画面処理部１６は、前記画面表示データ格納領域１５に格納されたデータを表示部３に転送することによって、前記表示内容を表示部３に表示させる。
【００３５】
解析処理部１７は、加工プログラム格納領域１１に格納されている加工プログラム２００を順次読み取って解析し、読み取ったプログラムブロックから、現在位置から指令された位置までの移動量と、指令された送り速度とを抽出する。ここで、重畳軸プログラム２２０から抽出される移動量および送り速度は、夫々重畳前の座標系で記述されたものである。抽出された移動量や送り速度は、共有領域１４を介して円弧重畳補間速度クランプ処理部２１に入力される。また、解析処理部１７は、加工プログラム２００の中に「Ｇ１５５」の記述を検出すると、円弧重畳補間指令解析部１８に「Ｇ１５５」の記述を含むプログラムブロックを入力する。
【００３６】
なお、ワーク回転軸が主軸として制御され、ワーク回転軸の速度が回転数（指令回転数）で与えられる場合には、解析処理部１７は、ワーク回転軸にかかる移動量および送り速度の代わりに、ワーク回転軸の指令回転数を抽出して、抽出した指令回転数を円弧重畳補間制御部２９に入力する。
【００３７】
円弧重畳補間指令解析部１８は、入力されたプログラムブロックから第二の刃物台１３０にワーク回転軸の回転に同期した座標回転を行なわせるために必要となる情報として、円弧重畳補間指令の開始位置にかかる記述である「，ＣθＸｘａＹｙａ」と、基準軸および重畳軸の定義情報（軸番号情報、極性情報等）とを取り出し、取り出した内容を座標変換データとして記憶部８内の円弧重畳モード別座標変換データ格納領域２０に格納する。なお、「重畳軸開始位置指定あり」や「基準軸開始位置指定あり」のフラグ（ＦＧ）を円弧重畳モード別座標変換データ格納領域２０内に定義しておき、円弧重畳補間指令解析部１８は、「，ＣθＸｘａＹｙａ」の記述内容に基づき、当該フラグをオン・オフさせるようにしてもよい。また、「Ｇ１５５Ｃ１＝Ｘ２＋Ｙ２」の記述以降に「，ＣθＸｘａＹｙａ」の記述がない場合には、円弧重畳補間指令解析部１８は、Ｃ＝０ｄｅｇ、ＸＹの現在位置を開始位置とするようにしてもよい。
【００３８】
なお、座標変換データには、上述した円弧重畳補間の開始位置および各軸の定義情報のほかに、ワーク１４０の中心から現在位置の縦軸、横軸のベクトルを含む。当該ベクトルは、後述する円弧重畳補間座標設定部２７により座標変換データに記述（設定）される。
【００３９】
円弧重畳補間速度クランプ処理部２１は、第一の刃物台１２０の送り速度および重畳後の第二の刃物台１３０の送り速度が夫々パラメータにより与えられる最大許容速度以下になるように、解析処理部１７によって抽出された第一の刃物台１２０の送り速度および第二の刃物台１３０の重畳前の送り速度に夫々速度クランプをかけ、速度クランプをかけた送り速度と、解析処理部１７によって抽出された移動量とを補間処理部２２に入力する。
【００４０】
なお、重畳後の第二の刃物台１３０の送り速度が最大許容速度以下となるように、動作モード別最大速度計算部２６は、円弧重畳モードを実行する前に、予め、第二の刃物台１３０の重畳前の送り速度に許容される最大速度を動作モード（各刃物台の停止、位置決め、切削の組合せ）別に算出し、算出した最大速度を円弧重畳モード別最大速度データ格納領域１９に格納する。動作モード別最大速度計算部２６の機能については後ほど詳述する。円弧重畳補間速度クランプ処理部２１は、円弧重畳モード別最大速度データ格納領域１９に格納されている最大速度で重畳前の速度データをクランプする。
【００４１】
補間処理部２２は、後述する加減速処理部２８と協働して、重畳軸プログラム２２０に記述された指令に基づいて静止したワーク１４０に対する相対座標における制御サイクル毎の移動量を算出する相対座標速度算出部として機能する。
【００４２】
具体的には、補間処理部２２は、入力された移動量および送り速度に基づいて、当該移動量を粗補間することにより、制御サイクル毎の移動量を算出する。粗補間とは、例えば、移動量を送り速度に対応する制御サイクル数で単純に分割することである。
【００４３】
補間処理部２２内にある円弧重畳補間開始位置移動部２３は、第二の刃物台１３０の工具の現在位置からワーク１４０の端面上に指定された円弧重畳補間の開始位置までの位置決め制御を実行するために、第二の刃物台１３０の工具の現在位置から円弧重畳補間の開始位置までの制御サイクル毎の移動量を生成する。
【００４４】
円弧重畳補間開始処理部２４は、円弧重畳補間を開始する際の準備および円弧重畳補間の開始を行う。円弧重畳補間開始処理部２４は、円弧重畳補間開始判定部２５、動作モード別最大速度計算部２６、および円弧重畳補間座標設定部２７を備えている。
【００４５】
円弧重畳補間開始判定部２５は、基準軸と重畳軸との待ち合わせが完了したか否かを判定し、両者の待ち合わせが完了した場合に、円弧重畳補間にかかる制御の開始を許可する。
【００４６】
図８は、図６に示した加工プログラム２００による円弧重畳補間の開始位置を説明する図である。図６の基準軸プログラム２１０に示すように、円弧重畳開始指令によって第二の刃物台１３０の開始位置（ここではＸ−５０Ｙ−５０）とＣ軸の角度（ここでは４５ｄｅｇ）とで指定されている場合、重畳軸である第二の刃物台１３０の工具は、円弧重畳補間開始位置移動部２３が生成した制御サイクル毎の移動量にしたがって各軸が駆動されることにより、初期位置（待機位置）から重畳軸の回転中心（Ｘ０Ｙ０Ｚ０）に向かって移動せしめられ、最終的に、重畳軸の回転中心を中心とした第二の刃物台１３０の工具の回転半径が前記指定された開始位置Ｘ−５０Ｙ−５０の回転半径に等しい位置で停止せしめられる。なお、この停止位置を、開始位置に対応する位置ということとする。円弧重畳補間開始判定部２５は、回転中のワーク１４０の回転角度（４５ｄｅｇ）が、重畳軸の回転中心を始点とし、前記開始位置に対応する位置を終点とするベクトルの角度に一致したか否かを判定する。言い換えると、円弧重畳補間開始判定部２５は、指定された開始位置の対応する位置とワーク回転軸の位置とが一致したか否かを判定する。双方の角度が一致した後、円弧重畳補間開始判定部２５は、円弧重畳補間にかかる制御の開始を許可する。即ち、制御演算部１は、円弧重畳モードに移行して、第二の刃物台１３０の工具をＺ軸方向に切り込ませることができるようになる。
【００４７】
なお、円弧重畳補間の開始位置を指定する技術としては、前記角度と第二の刃物台１３０の位置、ＸＹ座標値指令、円弧重畳補間指令の実行位置を自動記憶、等の各種方法があるが、円弧重畳補間開始判定が必要なのは前記のようにワーク回転中に重畳加工を始める場合であって、ワーク停止中に第二の刃物台１３０を指定の位置に位置決めしておき、第一の刃物台１２０と同時に加工を始める場合には円弧重畳補間開始判定は不要である。
【００４８】
動作モード別最大速度計算部２６は、重畳前の送り速度に対して円弧重畳補間速度クランプ処理部２１が速度クランプを行うためのクランプ値として、重畳前の送り速度に許容される最大速度を算出し、算出した最大速度を円弧重畳モード別最大速度データ格納領域１９に格納する。最大速度は、ワーク１４０の最大加工半径と、ワーク回転軸、Ｘ２軸、およびＹ２軸の夫々について設定されている早送り（Ｇ０）中および切削送り（Ｇ１）中の最大許容速度と、を用いて、ワーク回転軸、Ｘ２軸、およびＹ２軸が夫々最大許容速度を越えないように算出される。また、最大速度は、基準軸の動作（Ｇ０、Ｇ１）と重畳軸の動作（停止、Ｇ０、Ｇ１）との組み合わせ（動作モード）毎に、基準軸および重畳軸の夫々について算出される。なお、最大加工半径の入力手法は特定の手法に限定されるものではなく、例えばパラメータ格納領域９に格納されるパラメータとして外部から設定されるようにしてもよいし、加工プログラム２００に記述されて入力されるようにしてもよい。
【００４９】
図９−１は、円弧重畳補間によって重畳軸にＧ０の処理を実行せしめる場合の加工プログラム２００の例を示す図であり、図９−２は、円弧重畳補間によって重畳軸にＧ１の処理を実行せしめる場合の加工プログラム２００の例を示す図である。図９−１の加工プログラム２００によれば、重畳軸にＸ−４０Ｙ−４０の位置まで速度１００ｍｍ／ｍｉｎで早送りを実行せしめる指令が基準軸の回転に重畳される。図９−２の加工プログラム２００によれば、重畳軸にＸ−４０Ｙ−４０の位置まで速度１００ｍｍ／ｍｉｎで切削送りを実行せしめる指令が基準軸の回転に重畳される。
【００５０】
ここで、図１０−１〜図１０−３を参照して、動作モード別最大速度計算部２６による最大速度の算出手法を説明する。図１０−１は、パラメータ格納領域９に格納されている、最大速度の算出のためのパラメータを説明する図である。図１０−１に示すように、パラメータ格納領域９には、Ｃ１軸、Ｘ２軸、およびＹ２軸の夫々について、早送り中および切削送り中の最大許容速度が記述されているパラメータＡと、ワーク１４０の最大加工半径が記述されているパラメータＢとが格納されている。
【００５１】
動作モード別最大速度計算部２６は、まず、重畳軸同期最大速度、重畳軸送り最大速度、および重畳軸実軸最大速度を夫々算出する。そして、算出した各情報を次の式に代入して、クランプ率を算出する。
クランプ率＝重畳軸実軸最大速度／（重畳軸同期最大速度＋重畳軸送り最大速度）      ・・・（式１）
【００５２】
まず、基準軸に対する指令が早送りである場合において、重畳軸の指令毎に重畳軸同期最大速度、重畳軸送り最大速度、および重畳軸実軸最大速度、ならびに基準軸および重畳軸の最大速度の計算方法を説明する。
【００５３】
図１０−２は、動作モード別最大速度計算部２６による最大速度の算出方法を説明する図である。図１０−２に示すように、動作モード別最大速度計算部２６は、重畳軸に対する指令が停止、早送り、または切削送りである場合には、（早送り時におけるＣ１軸の最大許容速度）×π／１８０×（最大加工半径）を重畳軸同期最大速度とする。また、重畳軸に対する指令が停止であるとき、重畳軸送り最大速度をゼロ値とし、重畳軸に対する指令が早送りであるとき、Ｘ２軸の早送り時の最大許容速度およびＹ２軸の早送り時の最大許容速度のうちの何れか小さいほうを重畳軸送り最大速度とし、頂上軸に対する指令が切削送りであるとき、Ｘ２軸の切削送り時の最大許容速度およびＹ２軸の切削送り時の最大許容速度のうちの何れか小さいほうを重畳軸送り最大速度とする。また、重畳軸に対する指令が停止または早送りであるとき、Ｘ２軸の早送り時の最大許容速度およびＹ２軸の早送り時の最大許容速度のうちの何れか小さいほうを重畳軸実軸最大速度とし、重畳軸に対する指令が切削送りであるとき、Ｘ２軸の切削送り時の最大許容速度およびＹ２軸の切削送り時の最大許容速度のうちの何れか小さいほうを重畳軸実軸最大速度とする。
【００５４】
そして、動作モード別最大速度計算部２６は、求めた重畳軸同期最大速度、重畳軸送り最大速度、および重畳軸実軸最大速度を式１に代入してクランプ率Ｑを求める。そして、早送り時におけるＣ１軸の最大許容速度にクランプ率Ｑを乗算した値を基準軸の最大速度（円弧重畳中基準軸最大速度）とする。そして、重畳軸に対する指令が停止であるとき、重畳軸の最大速度（円弧重畳中重畳軸最大速度）をゼロ値とする。また、重畳軸に対する指令が早送りであるとき、Ｘ２軸の早送り時の最大許容速度およびＹ２軸の早送り時の最大許容速度のうちの何れか小さいほうにクランプ率Ｑを乗算した値を円弧重畳中重畳軸最大速度とする。また、重畳軸に対する指令が切削送りであるとき、Ｘ２軸の切削送り時の最大許容速度およびＹ２軸の切削送り時の最大許容速度のうちの何れか小さいほうにクランプ率Ｑを乗算した値を円弧重畳中重畳軸最大速度とする。
【００５５】
このように、動作モード別最大速度計算部２６は、基準軸の動作が早送りである場合には、基準軸および重畳軸がともに最大速度で駆動されたとき、基準軸の送り速度および重畳軸の送り速度はともに最大許容速度に等しくなるように、重畳軸の動作毎に、基準軸および重畳軸の最大速度を算出する。これにより、重畳軸の速度が最大許容速度を越えない範囲で基準軸および重畳軸の速度が可及的に大きくなるように基準軸の送り速度および重畳軸の重畳前の送り速度の最大速度を定めることができる。
【００５６】
次に、基準軸に対する指令が切削送りである場合において、重畳軸の指令毎に重畳軸同期最大速度、重畳軸送り最大速度、および重畳軸実軸最大速度、ならびに基準軸および重畳軸の最大速度の計算方法を説明する。
【００５７】
図１０−２に示すように、動作モード別最大速度計算部２６は、（切削送り時におけるＣ１軸の最大許容速度）×π／１８０×（最大加工半径）を重畳軸同期最大速度とする。また、Ｘ２軸およびＹ２軸の早送り時および切削送り時の最大許容速度のうちの最小値を重畳軸送り最大速度とし、当該重畳軸送り最大速度と同じ値を重畳軸実軸最大速度とする。
【００５８】
そして、動作モード別最大速度計算部２６は、求めた重畳軸同期最大速度、重畳軸送り最大速度、および重畳軸実軸最大速度を式１に代入してクランプ率Ｑを求める。そして、切削送り時におけるＣ１軸の最大許容速度にクランプ率Ｑを乗算した値を円弧重畳中基準軸最大速度とする。そして、重畳軸に対する指令が停止であるとき、円弧重畳中重畳軸最大速度をゼロ値とする。また、重畳軸に対する指令が早送りまたは切削送りであるとき、Ｘ２軸およびＹ２軸の早送り時および切削送り時の最大許容速度のうちの最小値にクランプ率Ｑを乗算した値を円弧重畳中重畳軸最大速度とする。
【００５９】
このように、動作モード別最大速度計算部２６は、基準軸の動作が切削送りである場合には、第二の刃物台１３０の動作が早送り、切削送り、および停止のうちのいずれであっても、第二の刃物台１３０の最大速度が切削送りにかかる最大許容速度および早送りにかかる最大許容速度のうちの最小値となるように基準軸および重畳軸の最大速度を算出するようにした。これにより、基準軸の送り速度の最大速度が重畳軸の動作（停止、早送り、切削送り）に依存することなく一定の値となるので、第一の刃物台１２０を使用して加工している最中に重畳軸側の動作が変化しても、第一の刃物台１２０による加工面の加工品質を高く保つことができる。
【００６０】
図１０−３は、図１０−１に示したパラメータを用いて算出された最大速度の算出結果例を説明する図である。図１０−３に示すように、基準軸および重畳軸について、動作モード毎に最大速度が算出される。
【００６１】
円弧重畳補間座標設定部２７は、座標変換データのうちの、ワーク中心から現在位置の縦軸、横軸のベクトルを円弧重畳モード別座標変換データ格納領域２０に格納されている座標変換データに設定する。
【００６２】
加減速処理部２８は、粗補間により生成された制御サイクル毎の移動量に対して例えば平滑化処理など所定の演算を行うことによって、各軸の加減速を考慮した移動量を生成する。具体的には、加減速処理部２８は、速度クランプされた送り速度に到達するまで各軸をなめらかに加速せしめ、各軸が停止位置に近づくと各軸をなめらかに減速せしめるように、移動量を生成する。
【００６３】
円弧重畳補間制御部２９は、基準軸プログラム２１０に記述されている指令（第１指令）に基づいてワーク回転軸を回転せしめると同時に、重畳軸プログラム２２０に記述されている（第２指令）に基づく加工経路（第一の加工経路）にワーク回転軸の回転を重畳した加工経路で第二の刃物台１３０を位置制御する。
【００６４】
具体的には、円弧重畳補間制御部２９は、速度変動追従方式判定部３０と、Ｃ軸指令回転角度算出部３１と、Ｃ軸ＦＢ回転角度算出部３６と、主軸指令回転角度算出部３７と、主軸ＦＢ回転角度算出部３８と、重畳座標系位置座標算出部３２と、実座標変換部３３と、重畳軸実移動量算出部３４と、を備えている。
【００６５】
速度変動追従方式判定部３０は、生成する重畳軸の位置制御動作を基準軸のＣ軸の指令回転角度に追従させるか、Ｃ軸のフィードバック（ＦＢ）回転角度に追従させるか、速度制御である主軸の指令回転角度に追従させるか、主軸のフィードバック回転角度に追従させるか、のうちの何れの追従方式が設定されているかを判定し、判定結果に基づいて、Ｃ軸指令回転角度算出部３１、Ｃ軸ＦＢ回転角度算出部３６、主軸指令回転角度算出部３７、および主軸ＦＢ回転角度算出部３８のうちの、ワーク回転軸の指令回転角度の算出に用いる機能部を選択する。指令回転角度に追従させる場合には、当該指令回転角度に忠実にワーク回転軸を駆動でき、フィードバック回転角度に追従させる場合には、加工負荷変動による実角度の遅れがあっても対応できるという特徴がある。なお、追従方式の設定は、パラメータ格納領域９に速度変動追従方式パラメータとして予め格納されるものとし、速度変動追従方式判定部３０は、当該速度変動追従方式パラメータに基づいて追従方式の判定を行う。
【００６６】
Ｃ軸指令回転角度算出部３１、Ｃ軸ＦＢ回転角度算出部３６、主軸指令回転角度算出部３７、または主軸ＦＢ回転角度算出部３８は、ワーク回転軸の指令回転角度またはフィードバック回転角度を算出する。具体的には、Ｃ軸指令回転角度算出部３１は基準軸として位置制御駆動軸であるＣ軸を用いて指令回転角度を計算する。同様に主軸指令回転角度算出部３７は基準軸として速度制御駆動軸である主軸を用いて速度指令から指令回転角度を計算する。また、Ｃ軸ＦＢ回転角度算出部３６は基準軸として位置制御駆動軸であるＣ軸を用いてサーボモータの位置フィードバックデータからフィードバック回転角度を計算する。同様に主軸ＦＢ回転角度算出部３８は基準軸として速度制御駆動軸である主軸を用いてサーボモータの速度フィードバックデータからフィードバック回転角度を計算する。
【００６７】
重畳座標系位置座標算出部３２は、入力された制御サイクル毎の移動量と現在位置とに基づいて、次に指令する各軸の位置（以降、指令位置という）を算出する。なお、ここでは一例として、重畳座標系位置座標算出部３２は、現在位置を、制御サイクル毎の移動量を積算することによって求める。即ち、現在位置として、前回の制御サイクルにて算出された位置が用いられる。ここでの現在位置および算出される位置は、重畳軸プログラム２２０に記述された指令に基づいて求まる重畳前の加工経路上に位置し、重畳前の相対座標により記述される。
【００６８】
実座標変換部３３は、重畳座標系位置座標算出部３２が算出した第二の刃物台１３０の指令位置を、Ｃ軸指令回転角度算出部３１、Ｃ軸ＦＢ回転角度算出部３６、主軸指令回転角度算出部３７、および主軸ＦＢ回転角度算出部３８のうちの速度変動追従方式判定部３０により選択された機能部が算出した指令回転角度またはフィードバック回転角度の分だけ座標回転することによって、第二の刃物台１３０の重畳後の指令位置を算出する。なお、実座標変換部３３は、座標変換データに記述されている各軸の識別情報を用いて、基準軸の指令位置および重畳軸の重畳後の指令位置を、加工プログラム２００にて用いられているプログラム座標系から機械座標系に変換する。
【００６９】
重畳軸実移動量算出部３４は、実座標変換部３３が算出した各軸の指令位置と、各軸の現在位置とに基づいて、サーボ制御部４ａ〜４ｆに指令する実移動量を算出する。なお、現在位置として、サーボモータ５ａ〜５ｆからサーボ制御部４ａ〜４ｆを介して入力される位置情報を用いるようにしてもよいし、算出した実移動量の積算値を用いるようにしてもよい。
【００７０】
軸データ入出力部３５は、重畳軸実移動量算出部３４から出力された重畳軸である第二の刃物台１３０のＸ軸Ｙ軸や他の制御軸を駆動するための実移動量を各軸のサーボ制御部（４ａ〜４ｆ）に出力する。また各軸モータ（５ａ〜５ｆ）の位置情報等をフィードバック（ＦＢ）データとして各軸サーボ制御部（４ａ〜４ｆ）を経由して取り込み、円弧重畳補間制御部２９へ出力する。
【００７１】
次に、図１１〜図１４を用いて本発明の実施の形態のＮＣ装置３００の動作を説明する。
【００７２】
図１１は、円弧重畳補正モードに移行する際のＮＣ装置３００の動作を説明するフローチャートである。まず、解析処理部１７が加工プログラムを読み込み（ステップＳ１）、解析処理部１７が円弧重畳補間指令を検出すると、円弧重畳補間指令解析部１８は、当該検出された円弧重畳補間指令の解析処理を実行する（ステップＳ２）。円弧重畳補間指令解析部１８は、この解析処理により、開始位置にかかる記述と、基準軸および重畳軸の定義情報とを取り出し、取り出した内容を座標変換データとして円弧重畳モード別座標変換データ格納領域２０に格納する。
【００７３】
そして、円弧重畳補間開始位置移動部２３は、重畳軸である第二の刃物台１３０の工具を現在位置（待機位置）から開始位置に対応する位置まで移動させるための、制御サイクル毎の移動量を生成する（ステップＳ３）。当該移動量は、加減速処理部２８、円弧重畳補間制御部２９、および軸データ入出力部３５を介してサーボ制御部４ｄ、４ｆに伝達され。結果として、第二の刃物台１３０の位置（Ｘ２軸およびＹ２軸）は、図８を用いて説明したように、開始位置に対応する位置まで移動する。
【００７４】
続いて、円弧重畳補間開始判定部２５は、基準軸と重畳軸との待ち合わせが完了したか否かを判定する（ステップＳ４）。待ち合わせが完了するとは、前述のように、第二の刃物台１３０が開始位置に対応する位置に到達し、かつ、ワーク回転軸における指定された角度が、ワーク１４０の回転中心から前記開始位置に対応する位置へのベクトルの角度と一致することである。待ち合わせが完了していない場合（ステップＳ４、Ｎｏ）、円弧重畳補間開始判定部２５は、ステップＳ４の判定処理を再度実行する。待ち合わせが完了した場合（ステップＳ４、Ｙｅｓ）、動作モード別最大速度計算部２６は、動作モード毎に基準軸と重畳軸との夫々について最大速度を計算し、計算結果を円弧重畳モード別最大速度データ格納領域１９に格納する（ステップＳ５）。
【００７５】
図１２は、ステップＳ５の処理をさらに詳しく説明するフローチャートである。図示するように、動作モード別最大速度計算部２６は、まず、図１０−２を示して説明した算出方法に基づき、基準軸に対する指令が早送りである場合における基準軸の送り速度および重畳軸の重畳前の送り速度の最大速度を算出する（ステップＳ１１）。ステップＳ１１においては、夫々の最大速度は、重畳軸に対する指令（停止、切削送り、早送り）毎に算出される。算出された最大速度は、円弧重畳モード別最大速度データ格納領域１９に保存される。
【００７６】
次に、動作モード別最大速度計算部２６は、基準軸に対する指令が切削送りである場合における基準軸の送り速度および重畳軸の重畳前の送り速度の最大速度を算出する（ステップＳ１２）。ステップＳ１２においても、夫々の最大速度は、重畳軸に対する指令（停止、切削送り、早送り）毎に算出される。算出された最大速度は、円弧重畳モード別最大速度データ格納領域１９に保存される。
【００７７】
ステップＳ５の処理の後、円弧重畳補間座標設定部２７は、座標変換データを円弧重畳モード別座標変換データ格納領域２０に格納する（ステップＳ６）。具体的には、円弧重畳補間座標設定部２７は、ワーク１４０の回転中心から重畳軸の現在位置の縦軸、横軸のベクトルを算出し、算出したベクトルを記憶部８の円弧重畳モード別座標変換データ格納領域２０に保存する。そして、円弧重畳補間座標設定部２７は、基準軸、重畳軸の軸情報（軸番号情報、極性情報等）を記憶部８のパラメータより読み出し、記憶部８の円弧重畳モード別座標変換データ格納領域２０に情報変換して保存する。
【００７８】
以上の処理により円弧重畳補間の演算及び実行のための各種データが揃うので、円弧重畳補間座標設定部２７は、円弧重畳モードを実行中のフラグをセットし（ステップＳ７）、円弧重畳モードが確立される。なお、円弧重畳モードを実行中のフラグは、例えば共有領域１４に格納される。
【００７９】
図１３は、円弧重畳モードに移行後のＮＣ装置３００の動作を説明するフローチャートである。
【００８０】
まず、解析処理部１７が加工プログラムを読み込み（ステップＳ２１）、読み込んだ１ブロックの指令を解読し、各軸の移動量および送り速度を抽出する（ステップＳ２２）。
【００８１】
続いて、円弧重畳補間速度クランプ処理部２１は、ステップＳ２２にて抽出された送り速度を、円弧重畳モード別最大速度データ格納領域１９に保存されている動作モード別の最大速度で速度クランプする（ステップＳ２３）。なお、どの動作モードにかかる最高速度でクランプするかを特定する方法は特に限定されない。例えば、解析処理部１７が基準軸および重畳軸の現在実行中の動作（停止、切削送り、早送り）を共有領域１４に記録しておき、円弧重畳補間速度クランプ処理部２１は、共有領域１４に記録されている各軸の動作に基づいて、どの動作モードの最高速度を用いるかを決定するようにしてもよい。
【００８２】
続いて、補間処理部２２は、ステップＳ２２にて抽出された移動量と、ステップＳ２３にて速度クランプされた送り速度とに基づいて、基準軸および重畳軸の加工経路を粗補間し、単位制御サイクル毎の移動量を算出する（ステップＳ２４）。
【００８３】
そして、加減速処理部２８は、ステップＳ２４の処理により算出された単位制御サイクル毎の移動量から、加減速処理を考慮した移動量を生成する（ステップＳ２５）。
【００８４】
円弧重畳補間制御部２９は、ステップＳ２５により生成された移動量に基づいて、基準軸および重畳軸の実移動量を生成する（ステップＳ２６）。
【００８５】
図１４は、ステップＳ２６の処理をさらに詳しく説明するフローチャートである。基本軸のワーク回転軸、Ｘ１軸、Ｚ１軸による制御は基本的な制御内容であるので、以下ではこの説明は割愛し、ワーク回転軸の回転に同期して重畳軸を制御する技術について説明する。
【００８６】
まず、速度変動追従方式判定部３０は、重畳軸の位置制御動作をワーク回転軸のフィードバック回転角度に追従させるか指令回転速度に追従させるか（ステップＳ３１）、およびワーク回転軸はＣ軸であるか主軸であるか（ステップＳ３２、ステップＳ３３）を判定する。これらの判定処理は、パラメータ格納領域９などに設定されている速度変動追従モードフラグをチェックすることにより行なわれる。例えば、このフラグが“０”を示す場合、このフラグは指令回転角度に追従させる設定を、“１”を示す場合、このフラグはフィードバック回転角度に追従させる設定を示す。
【００８７】
重畳軸の位置制御動作をＣ軸の指令回転角度に追従させる設定がなされている場合（ステップＳ３１、Ｎｏ、ステップＳ３２、Ｙｅｓ）、Ｃ軸指令回転角度算出部３１は、入力された移動量のうち、Ｃ軸の移動量を指令回転角度移動量Ｆｃとする（ステップＳ３４）。
【００８８】
重畳軸の位置制御動作を主軸の指令回転角度に追従させる設定がなされている場合（ステップＳ３１、Ｎｏ、ステップＳ３２、Ｎｏ）、主軸指令回転角度算出部３７は、解析処理部１７が抽出した指令回転数から制御サイクル毎の移動量を算出し（ステップＳ３５）、算出した移動量を指令回転角度移動量Ｆｃとする（ステップＳ３６）。
【００８９】
重畳軸の位置制御動作をＣ軸のフィードバック回転角度に追従させる設定がなされている場合（ステップＳ３１、Ｙｅｓ、ステップＳ３３、Ｙｅｓ）、Ｃ軸ＦＢ回転角度算出部３６は、主軸／Ｃ１軸モータ５ｃから主軸／Ｃ１軸サーボ制御部４ｃを介して所定時間毎にフィードバックされてくる位置情報からフィードバック回転角度移動量Ｆｃを算出する（ステップＳ３７）。
【００９０】
重畳軸の位置制御動作を主軸のフィードバック回転角度に追従させる設定がなされている場合（ステップＳ３１、Ｙｅｓ、ステップＳ３３、Ｎｏ）、主軸ＦＢ回転角度算出部３８は、速度フィードバックデータを単位速度制御時間で積分することによって制御サイクル毎の移動量を算出し（ステップＳ３８）、算出した移動量をフィードバック回転角度移動量Ｆｃとする（ステップＳ３９）。
【００９１】
ステップＳ３４、ステップＳ３６、ステップＳ３７またはステップＳ３９の処理の後、Ｃ軸指令回転角度算出部３１、Ｃ軸ＦＢ回転角度算出部３６、主軸指令回転角度算出部３７、または主軸ＦＢ回転角度算出部３８は、ワーク回転軸の指令回転角度移動量Ｆｃまたはフィードバック回転角度移動量Ｆｃを前回の位置（回転角度）Ｃｐ’に加算し、新たな基準軸回転角度Ｃｐを算出する（ステップＳ４０）。
【００９２】
重畳座標系位置座標算出部３２は、加減速処理部２８が算出した重畳軸のＸ２軸およびＹ２軸にかかる移動量Ｆｘ、Ｆｙを各軸の前回位置Ｘｐ’、Ｙｐ’に加算し、当該加算に求まる値を新たな重畳軸座標位置Ｘｐ、Ｙｐとする（ステップＳ４１）。
【００９３】
実座標変換部３３は、基準軸回転角度Ｃｐで重畳軸座標位置Ｘｐ，Ｙｐを座標回転せしめるとともに、座標回転後の位置情報を座標変換データに基づいて機械座標系に変換し、Ｘ２−Ｙ２平面座標上での実軸位置Ｘｒ，Ｙｒを求める（ステップＳ４２）。座標回転は、下に示す式２および式３を用いて実行される。
Ｘｒ＝Ｘｐ×cos（Ｃｐ）−Ｙｐ×sin（Ｃｐ）      ・・・（式２）
Ｙｒ＝Ｘｐ×sin（Ｃｐ）＋Ｙｐ×cos（Ｃｐ）      ・・・（式３）
【００９４】
重畳軸実移動量算出部３４は、算出した実軸位置Ｘｒ、Ｙｒから前回算出した実軸位置Ｘｒ’，Ｙｒ’を減算することによって、重畳軸の実移動量を求める（ステップＳ４３）。そして、重畳軸実移動量算出部３４は、実軸位置Ｘｒ’，Ｙｒ’を実軸位置Ｘｒ、Ｙｒで更新し（ステップＳ４４）、ステップＳ２６の処理は終了となる。なお、実移動量Ｘｒ’，Ｙｒ’の記録先は特に限定されない。例えば共有領域１４に記録されるようにしてもよい。
【００９５】
ステップＳ２６の処理の後、軸データ入出力部３５は、算出された各軸の実移動量をサーボ制御部４ａ〜４ｆに出力し（ステップＳ２７）、動作が終了となる。
【００９６】
以上述べたように、本発明の実施の形態によれば、ＮＣ装置３００は、第一の刃物台１２０を用いて正面加工を行いながらワーク回転軸の回転を制御する基準軸プログラム２１０の指令に基づいてワーク回転軸を回転せしめると同時に、ワーク１４０に対する相対座標を用いて記述され、第二の刃物台１３０の位置制御を行う重畳軸プログラム２２０の指令に基づいて、前記相対座標上の第一の加工経路にワーク回転軸の回転を重畳した第二の加工経路で第二の刃物台１３０を位置制御する円弧重畳補間制御部２９を備える、ように構成したので、ワークを回転させながら正面に対する加工を実行すると同時に、端面における偏心位置に加工を行うことができるようになる。
【００９７】
円弧重畳補間を行う場合において、ワーク回転軸を当該ワーク回転軸の最大許容速度で動かして重畳軸を駆動すると、重畳軸の速度が当該重畳軸の最大許容速度を超えてしまい、工具が折れたり、切削トルク不足で加工できなくなるという問題が生じる可能性がある。本発明の実施の形態によれば、ＮＣ装置３００は、第二の刃物台１３０の重畳後の速度が予め設定された最大許容速度を越えないようにワーク回転軸の最大速度を算出する動作モード別最大速度計算部２６と、動作モード別最大速度計算部２６が算出した最大速度でワーク回転軸の回転速度をクランプする円弧重畳補間速度クランプ部２１と、をさらに備えるように構成したので、上記問題の発生を抑制することができるようになる。
【００９８】
また、動作モード別最大速度計算部２６は、第一の刃物台１２０の動作および第二の刃物台１３０の動作がともに早送りである場合のワーク回転軸の最大速度を、第二の刃物台１３０の最大速度が早送りにかかる最大許容速度に一致するワーク回転軸の速度とし、第一の刃物台１２０の動作が早送りであり、第二の刃物台１３０の動作が切削送りまたは停止である場合のワーク回転軸の最大速度を、第二の刃物台１３０の最大速度が切削送りにかかる最大許容速度に一致するワーク回転軸の速度とする、ように構成したので、基準軸が早送りを実行する場合には、基準軸および重畳軸の速度を可及的に大きくすることができるようになる。
【００９９】
なお、以上の説明においては、各場合の最大速度を、第二の刃物台１３０の最大速度が早送りまたは切削送りにかかる最大許容速度に一致するワーク回転軸の速度とするとして説明したが、各場合の最大速度を、第二の刃物台１３０の最大速度が早送りまたは切削送りにかかる最大許容速度を上限として定まる速度に一致するワーク回転軸の速度とするようにしてもよい。例えば、各場合の最大速度を、第二の刃物台１３０の最大速度が早送りまたは切削送りにかかる最大許容速度から所定のオフセット分だけ減算した速度に一致するワーク回転軸の速度とするようにしてもよい。
【０１００】
また、動作モード別最大速度計算部２６は、第二の刃物台１３０の動作が早送り、切削送り、および停止のうちのいずれであっても、第一の刃物台１２０の動作が切削送りである場合のワーク回転軸の最大速度を、第二の刃物台１３０の最大速度が夫々の最大許容速度のうちの最小値に一致するワーク回転軸の速度とする、ように構成したので、重畳軸の動作に係わらずワーク回転軸の速度が一定となるので、第一の刃物台１２０を用いて加工している最中に重畳軸の動作が変化しても第一の刃物台１２０による加工面の品質を低下せしめることなく加工を行うことができるようになる。
【０１０１】
また、円弧重畳補間指令は、第二の刃物台１３０の位置とワーク回転軸の位置とを記述を含み、ＮＣ装置３００は、円弧重畳補間指令に記述されている両者の位置が一致したか否かを判定し、双方の位置が一致した後、円弧重畳補間の開始を許可する円弧重畳補間開始判定部２５をさらに備える、ように構成したので、円弧重畳補間指令により重畳軸プログラム２２０で用いられている座標系と基準軸プログラム２１０で用いられている座標系との対応関係を決定することができるので、ワーク１４０の端面の所望の位置に所望の加工を行うことが可能となる。
【０１０２】
ＮＣ装置３００は、重畳軸プログラム２２０に基づいて重畳前の座標系における制御サイクル毎の移動量を算出する相対座標速度算出部（補間処理部２２、加減速処理部２８）をさらに備え、円弧重畳補間制御部２９は、重畳前の座標系における制御サイクル毎の移動量を積算して第一の加工経路上の第二の刃物台１３０の指令位置を算出する重畳座標系位置座標算出部３２と、ワーク回転軸の回転角度を算出する回転角度算出部（Ｃ軸指令回転角度算出部３１、Ｃ軸ＦＢ回転角度算出部３６、主軸指令回転角度算出部３７、および主軸ＦＢ回転角度算出部３８）と、第二の刃物台１３０の指令位置をワーク回転軸の回転角度だけ座標回転して第二の加工経路上の指令位置を算出する実座標変換部３３と、をさらに備える、ように構成した。
【０１０３】
また、回転角度算出部（Ｃ軸ＦＢ回転角度算出部３６および主軸ＦＢ回転角度算出部３８）は、モータ５ａ〜５ｆからのフィードバック情報に基づいてワーク回転軸の回転角度を算出する、ように構成したので、ワーク回転軸の指令された位置または速度の遅れを排除することができ、また、加工中に加工反力等でワーク回転軸の位置が変動しても第二の刃物台１３０の動作を当該変動に追従させることができるので、より高精度な加工を行うことが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
以上のように、本発明にかかる数値制御装置は、旋盤等、旋削加工を行なう工作機械を制御する数値制御装置に適用して好適である。
【符号の説明】
【０１０５】
１  制御演算部
２  入力操作部
３  表示部
４ａ〜４ｆ  サーボ制御部
５ａ〜５ｆ  サーボモータ
６  入力制御部
７  データ設定部
８  記憶部
９  パラメータ格納領域
１０  工具補正データ格納領域
１１  加工プログラム格納領域
１２  機械制御信号処理部
１３  ＰＬＣ
１４  共有領域
１５  画面表示データ格納領域
１６  画面処理部
１７  解析処理部
１８  円弧重畳補間指令解析部
１９  円弧重畳モード別最大速度データ格納領域
２０  円弧重畳モード別座標変換データ格納領域
２１  円弧重畳補間速度クランプ処理部
２２  補間処理部
２３  円弧重畳補間開始位置移動部
２４  円弧重畳補間開始処理部
２５  円弧重畳補間開始判定部
２６  動作モード別最大速度計算部
２７  円弧重畳補間座標設定部
２８  加減速処理部
２９  円弧重畳補間制御部
３０  速度変動追従方式判定部
３１  Ｃ軸指令回転角度算出部
３２  重畳座標系位置座標算出部
３３  実座標変換部
３４  重畳軸実移動量算出部
３５  軸データ入出力部
３６  Ｃ軸ＦＢ回転角度算出部
３７  主軸指令回転角度算出部
３８  主軸ＦＢ回転角度算出部
１００  旋盤
１１０  ワーク保持具
１２０  第一の刃物台
１３０  第二の刃物台
１４０  ワーク
２００  加工プログラム
２１０  基準軸プログラム
２２０  重畳軸プログラム
３００  ＮＣ装置
【図１−１】
2013061445.tif 000003
【図１−２】
2013061445.tif 000004
【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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【図８】
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【図９−１】
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【図９−２】
2013061445.tif 000013
【図１０−１】
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【図１０−２】
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【図１０−３】
2013061445.tif 000016
【図１１】
2013061445.tif 000017
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年7月4日(2012.7.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、被加工物を回転させる被加工物回転軸と、前記被加工物が回転している時に当該被加工物の正面を加工する第一の刃物台と、前記被加工物回転軸の軸方向を法線とする面上を駆動可能に構成され、前記被加工物の端面に対向する側から前記被加工物を加工する第二の刃物台と、を備える工作機械を制御する数値制御装置であって、前記第一の刃物台を用いて正面加工を行いながら前記被加工物回転軸の回転を制御する第１指令と、前記被加工物に対する相対座標を用いて記述され、前記第二の刃物台の位置制御を行う第２指令と、を含む加工プログラムを記憶する加工プログラム格納領域と、前記第１指令に基づいて前記被加工物回転軸を回転せしめると同時に、前記第２指令に基づく第一の加工経路に前記被加工物回転軸の回転を重畳した第二の加工経路で前記第二の刃物台を位置制御する円弧重畳補間制御部と、前記第二の刃物台が前記第二の加工経路上を移動する速度が予め設定された最大許容速度を越えないように前記被加工物回転軸の最大速度を算出する最大速度算出部と、前記最大速度算出部が算出した最大速度で前記被加工物回転軸の回転速度をクランプする速度クランプ部と、を備えることを特徴とする。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
図１０−２は、動作モード別最大速度計算部２６による最大速度の算出方法を説明する図である。図１０−２に示すように、動作モード別最大速度計算部２６は、重畳軸に対する指令が停止、早送り、または切削送りである場合には、（早送り時におけるＣ１軸の最大許容速度）×π／１８０×（最大加工半径）を重畳軸同期最大速度とする。また、重畳軸に対する指令が停止であるとき、重畳軸送り最大速度をゼロ値とし、重畳軸に対する指令が早送りであるとき、Ｘ２軸の早送り時の最大許容速度およびＹ２軸の早送り時の最大許容速度のうちの何れか小さいほうを重畳軸送り最大速度とし、重畳軸に対する指令が切削送りであるとき、Ｘ２軸の切削送り時の最大許容速度およびＹ２軸の切削送り時の最大許容速度のうちの何れか小さいほうを重畳軸送り最大速度とする。また、重畳軸に対する指令が停止または早送りであるとき、Ｘ２軸の早送り時の最大許容速度およびＹ２軸の早送り時の最大許容速度のうちの何れか小さいほうを重畳軸実軸最大速度とし、重畳軸に対する指令が切削送りであるとき、Ｘ２軸の切削送り時の最大許容速度およびＹ２軸の切削送り時の最大許容速度のうちの何れか小さいほうを重畳軸実軸最大速度とする。
【手続補正３】
【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】
被加工物を回転させる被加工物回転軸と、前記被加工物が回転している時に当該被加工物の正面を加工する第一の刃物台と、前記被加工物回転軸の軸方向を法線とする面上を駆動可能に構成され、前記被加工物の端面に対向する側から前記被加工物を加工する第二の刃物台と、を備える工作機械を制御する数値制御装置であって、
前記第一の刃物台を用いて正面加工を行いながら前記被加工物回転軸の回転を制御する第１指令と、前記被加工物に対する相対座標を用いて記述され、前記第二の刃物台の位置制御を行う第２指令と、を含む加工プログラムを記憶する加工プログラム格納領域と、
前記第１指令に基づいて前記被加工物回転軸を回転せしめると同時に、前記第２指令に基づく第一の加工経路に前記被加工物回転軸の回転を重畳した第二の加工経路で前記第二の刃物台を位置制御する円弧重畳補間制御部と、
前記第二の刃物台が前記第二の加工経路上を移動する速度が予め設定された最大許容速度を越えないように前記被加工物回転軸の最大速度を算出する最大速度算出部と、
前記最大速度算出部が算出した最大速度で前記被加工物回転軸の回転速度をクランプする速度クランプ部と、
を備えることを特徴とする数値制御装置。
【請求項２】
前記第二の刃物台の最大許容速度は、早送りおよび切削送りの夫々について予め設定されており、
前記最大速度算出部は、
前記第一の刃物台の動作および前記第二の刃物台の動作がともに早送りである場合の前記被加工物回転軸の最大速度を、前記第二の刃物台が前記第二の加工経路上を移動する最大速度が前記早送りにかかる最大許容速度を上限として定められる速度に一致する前記被加工物回転軸の速度とし、
前記第一の刃物台の動作が早送りであり、前記第二の刃物台の動作が切削送りまたは停止である場合の前記被加工物回転軸の最大速度を、前記第二の刃物台が前記第二の加工経路上を移動する最大速度が前記切削送りにかかる最大許容速度を上限として定められる速度に一致する前記被加工物回転軸の速度とする、
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】
前記第二の刃物台の最大許容速度は、早送りおよび切削送りの夫々について予め設定されており、
前記最大速度算出部は、
前記第二の刃物台の動作が早送り、切削送り、および停止のうちのいずれであっても、前記第一の刃物台の動作が切削送りである場合の前記被加工物回転軸の最大速度を、前記第二の刃物台が前記第二の加工経路上を移動する最大速度が前記夫々の最大許容速度のうちの最小値を上限として定められる速度に一致する前記被加工物回転軸の速度とする、
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４】
前記加工プログラムは、前記第二の刃物台の前記相対座標における第一の位置と前記被加工物回転軸の第二の位置とを指定する第３指令を含み、
前記第二の刃物台の第一の位置と前記被加工物回転軸の第二の位置とが一致したか否かを判定し、双方の位置が一致した後、前記円弧重畳補間制御部に前記第１指令にかかる制御および前記第２指令にかかる位置制御の開始を許可する円弧重畳補間開始判定部、
をさらに備える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５】
前記第２指令に基づいて前記相対座標における制御サイクル毎の移動量を算出する相対座標速度算出部をさらに備え、
前記円弧重畳補間制御部は、
前記相対座標における制御サイクル毎の移動量を積算して前記第一の加工経路上の前記第二の刃物台の指令位置を算出する重畳座標系位置座標算出部と、
前記被加工物回転軸の回転角度を算出する回転角度算出部と、
前記第二の刃物台の指令位置を前記被加工物回転軸の回転角度だけ座標回転して前記第二の加工経路上の指令位置を算出する実座標変換部と、
をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちの何れか一項に記載の数値制御装置。
【請求項６】
前記被加工物回転軸は、位置または速度をフィードバック情報として出力し、
前記回転角度算出部は、前記フィードバック情報に基づいて前記被加工物回転軸の回転角度を算出する、
ことを特徴とする請求項５に記載の数値制御装置。
【国際調査報告】
2013061445.tif 000021
2013061445.tif 000022
2013061445.tif 000023
2013061445.tif 000024