(57)【要約】【課題】移動時間を考慮しつつ、干渉を回避した工具経路を作成できる数値制御装置を提供する。【解決手段】数値制御装置１００は、開始点から切削開始位置又は再開位置までの工具の移動経路を決定する。数値制御装置１００は、干渉物と干渉せず、かつ開始点から切削開始位置又は再開位置までの移動距離が短くなるよう最適化された最短経路を作成する最短経路作成部１１０、最短経路よりも折れ点数が少ない１以上の代替経路を作成する代替経路作成部１３０、最短経路及び代替経路による移動時間をそれぞれ計算する移動時間予測部１２０を有する。代替経路作成部１３０は、最短経路よりも移動時間が短い代替経路を移動経路として決定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開始点から切削開始位置又は再開位置までの工具の移動経路を決定する数値制御装置であって、
干渉物と干渉せず、かつ前記開始点から前記切削開始位置又は前記再開位置までの移動距離が短くなるよう最適化された最短経路を作成する最短経路作成部と、
前記最短経路よりも折れ点数が少ない１以上の代替経路を作成する代替経路作成部と、
前記最短経路及び前記代替経路による移動時間をそれぞれ計算する移動時間予測部と、を有し、
前記代替経路作成部はさらに、前記最短経路よりも前記移動時間が短い前記代替経路を前記移動経路として決定することを特徴とする
数値制御装置。
【請求項２】
前記代替経路作成部は、前記最短経路よりも前記移動時間が短い前記代替経路のうち、前記移動時間が最も短いものを前記移動経路として決定することを特徴とする
請求項１記載の数値制御装置。
【請求項３】
前記代替経路作成部は、前記代替経路と前記干渉物との干渉チェックを実施し、前記最短経路よりも前記移動時間が短く、かつ前記干渉物と干渉しない前記代替経路を前記移動経路として決定することを特徴とする
請求項１記載の数値制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は数値制御装置に関し、特に移動時間を考慮しつつ、干渉を回避した工具経路を作成できる数値制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
切削加工を行うにあたっては、切削の開始位置又は再開位置まで工具をまず移動させる必要がある。数値制御装置は、この移動経路を決定し、当該経路に従って工具を移動させる処理を行う。
【０００３】
工具の移動経路を決定するための従来技術として、特許文献１及び特許文献２がある。特許文献１及び特許文献２にはいずれも、実際に加工を行う経路と、加工を行わず工具を送るのみの経路とを組み合わせてなる経路を、トータルの加工時間が極力短くなるように決定する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−００４２５４号公報
【特許文献２】特開２０００−０８９８１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２は、切削加工の開始に先立って、切削の開始位置又は再開位置まで工具を移動させる際の経路の決定方法を開示するものではない。
【０００６】
切削の開始位置又は再開位置までの工具移動経路の決定方法としては、図１に示すように、ワークとの干渉を回避しつつ、工具の移動距離が最短となるような経路（最短経路）を選択する方法が考えられる。しかしながら、このような方法では工具の加減速による移動時間への影響が考慮されていない。すなわち、工具の移動経路に折れ点が含まれる場合、折れ点の前後では加減速が行われる。この折れ点の数が多くなるほど、移動時間は長くなる。そのため、図２に示すように、折れ点の数が多い最短経路（工具経路１、実線）と、折れ点の数が少ない他の経路（工具経路２、破線）とを比較すると、工具経路２のほうが移動時間が短いということが起こりうる。したがって、工具の移動経路を決定する際には、単純に干渉を回避しうる最短経路を選択するのではなく、移動経路が長くとも移動時間が最短となるような移動経路を選択することが、加工効率を向上させるためには好ましい。
【０００７】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、移動時間を考慮しつつ、干渉を回避した工具経路を作成できる数値制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施の形態にかかる数値制御装置は、開始点から切削開始位置又は再開位置までの工具の移動経路を決定する数値制御装置であって、干渉物と干渉せず、かつ前記開始点から前記切削開始位置又は前記再開位置までの移動距離が短くなるよう最適化された最短経路を作成する最短経路作成部と、前記最短経路よりも折れ点数が少ない１以上の代替経路を作成する代替経路作成部と、前記最短経路及び前記代替経路による移動時間をそれぞれ計算する移動時間予測部と、を有し、前記代替経路作成部はさらに、前記最短経路よりも前記移動時間が短い前記代替経路を前記移動経路として決定することを特徴とする。
【０００９】
他の実施の形態にかかる数値制御装置では、前記代替経路作成部は、前記最短経路よりも前記移動時間が短い前記代替経路のうち、前記移動時間が最も短いものを前記移動経路として決定することを特徴とする。
【００１０】
他の実施の形態にかかる数値制御装置では、前記代替経路作成部は、前記代替経路と前記干渉物との干渉チェックを実施し、前記最短経路よりも前記移動時間が短く、かつ前記干渉物と干渉しない前記代替経路を前記移動経路として決定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、移動時間を考慮しつつ、干渉を回避した工具経路を作成できる数値制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】工具移動経路の決定方法の一例を示す図である。
【図２】本発明の課題を説明する図である。
【図３】数値制御装置１００の構成を示すブロック図である。
【図４】数値制御装置１００の動作を示すフローチャートである。
【図５】代替経路Ｑの作成処理を示す模式図である。
【図６】代替経路Ｑの作成処理を示すフローチャートである。
【図７】代替経路Ｑの作成処理を示す模式図である。
【図８】本発明の一実施例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を図面と共に説明する。
図３は、本発明の実施の形態にかかる数値制御装置１００の構成を示すブロック図である。数値制御装置１００は、最短経路作成部１１０、移動時間予測部１２０、代替経路作成部１３０を有する。数値制御装置１００は、典型的には中央処理装置（ＣＰＵ）、記憶装置及び入出力装置を備えた情報処理装置であり、ＣＰＵが所定のプログラムを実行することにより上述の各種処理部を論理的に実現する。
【００１４】
最短経路作成部１１０は、ワーク等の干渉物との干渉を回避しつつ、開始点から切削の開始位置又は再開位置まで工具を移動させるための移動経路を作成する。この移動経路は、移動距離がなるべく短くなるよう最適化された経路である。以下、この移動経路を最短経路と称する。この最短経路の作成処理は従来より公知であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００１５】
移動時間予測部１２０は、作成された移動経路に基づく工具の移動をシミュレートし、移動時間を予測する処理を行う。移動時間予測部１２０は、折れ点における加減速も考慮した移動時間を算出する。この移動時間予測処理も従来より公知であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００１６】
代替経路作成部１３０は、最短経路作成部１１０が作成した最短距離よりも折れ点数の少ない経路（代替経路）を１以上作成し、移動時間予測部１２０を用いて各代替経路の移動時間を予測する。そして、最短経路よりも移動時間が短い代替経路を発見したならば、それを出力する。
【００１７】
図４のフローチャートを用いて、数値制御装置１００の動作について説明する。
Ｓ１０１：最短経路作成部１１０が、干渉物との干渉を回避可能な、開始点から切削の開始位置又は再開位置までの最短経路Ｐを作成する（図５）。ここで、最短経路Ｐに含まれる折れ点数をＮとする。
【００１８】
Ｓ１０２：移動時間予測部１２０が、Ｓ１０１で作成された最短経路Ｐの移動時間Ｔを計算する。移動時間Ｔは、折れ点における加減速も考慮した移動時間である。
【００１９】
Ｓ１０３及びＳ１０４：代替経路作成部１３０が、代替経路Ｑの作成を開始する。まず、最短経路Ｐよりも折れ点数が１少ない（Ｎ−１）代替経路Ｑの作成を試行する。但し、最短経路Ｐの折れ点数が１である場合は、干渉を回避可能な代替経路Ｑを作成できないためこの時点で処理を終了する。
【００２０】
Ｓ１０５：代替経路作成部１３０は、所定の折れ点数ｉの代替経路Ｑを作成する。具体的な作成手順については後述する。ここで作成される代替経路Ｑは複数であり得る。
【００２１】
Ｓ１０６：移動時間予測部１２０は、Ｓ１０５で作成された代替経路Ｑについて、移動時間ＴＭを計算する。
【００２２】
Ｓ１０７及びＳ１０８：代替経路作成部１３０は、Ｓ１０６で算出された代替経路Ｑの移動時間ＴＭが最短経路Ｑの移動時間Ｔよりも短ければ、ＴＭと移動経路Ｑとを一時的に保存する。なお、Ｓ１０５において複数の代替経路Ｑが作成されている場合であって、最短経路Ｐの移動時間Ｔよりも短いＴＭが複数存在する場合は、それらのＴＭのうち最短のものと、当該最短のＴＭに対応する代替経路Ｑとを一時的に保存する。
【００２３】
Ｓ１１０及びＳ１１１：代替経路作成部１３０は、Ｓ１０５で作成した代替経路Ｑの折れ点数ｉよりも折れ点数が１少ない（ｉ−１）代替経路の作成を試行する。折れ点数をｉ−１に設定して、再度Ｓ１０５以降の処理を実行する。但し、先にＳ１０５で作成した代替経路Ｑの折れ点数が１である場合は、それよりも折れ点数が少なく、かつ干渉を回避可能な代替経路を作成できないためこの時点で処理を終了する。
【００２４】
代替経路作成部１３０は、上述の一連の処理が完了した後、一時保存されたＴＭ及び移動経路Ｑを出力する。数値制御装置１００は、出力された移動経路Ｑに基づいて、工具を開始点から切削開始位置又は再開位置まで移動させることができる。
【００２５】
図６は、Ｓ１０５において述べた、折れ点数Ｎの最短経路Ｐを基にして、折れ点数ｉの代替経路Ｑを作成する処理を具体的に示したフローチャートである。
Ｓ２０１：変数ｊを初期化する。ここでｊは、最短経路Ｐ内のどの箇所で折れ点数を削減する処理を行うかを指定するための変数である。
【００２６】
Ｓ２０２：最短経路Ｐに含まれるＮ個の折れ点のうち、連続するＮ−ｉ＋１個の折れ点を削除する。すなわち、開始点から数えてｊ番目からｊ＋Ｎ−ｉ番目までの折れ点を削除する。（図７のＳ２０２参照）
例えば、折れ点数Ｎ＝５の経路から、折れ点数ｉ＝３の経路を作成する場合は、２番目（ｊ＝２の場合）から４番目（ｊ＋Ｎ−ｉ＝２＋５−３＝４）までの３つの折れ点を削除する。
【００２７】
Ｓ２０３：削除したｊ番目の折れ点と、ｊ番目の折れ点に隣接する削除されていない折れ点又は開始点又は切削開始点とを両端とする線分の、ｊ番目の折れ点側の端点を延長する。同様に、削除したｊ＋Ｎ−ｉ番目の折れ点と、ｊ＋Ｎ−ｉ番目の折れ点に隣接する削除されていない折れ点又は開始点又は切削開始点とを両端とする線分の、ｊ＋Ｎ−ｉ番目の折れ点側の端点を延長する。そして、延長した両線分の交点Ｋを求める。（図７のＳ２０３参照）
例えば、折れ点数Ｎ＝５の経路から、折れ点数ｉ＝３の経路を作成する場合は、２番目（ｊ＝２の場合）の折れ点と、削除されていない１番目の折れ点とを端点とする線分を延長する。また、４番目（ｊ＋Ｎ−ｉ＝２＋５−３＝４）の折れ点と、削除されていない５番目の折れ点とを端点とする線分を延長する。両線分の交点がＫである。
【００２８】
Ｓ２０４：交点Ｋと、ｊ番目の折れ点に隣接する削除されていない折れ点又は開始点又は切削開始点、及びｊ＋Ｎ−ｉ番目の折れ点に隣接する削除されていない折れ点又は開始点又は切削開始点と、をそれぞれ接続する。これにより、折れ点数ｉの代替経路Ｑが作成される。（図７のＳ２０４参照）
例えば、折れ点数Ｎ＝５の経路から、折れ点数ｉ＝３の経路を作成する場合であって、２番目（ｊ＝２の場合）の折れ点から４番目（ｊ＋Ｎ−ｉ＝２＋５−３＝４）の折れ点までを削除した場合には、削除されていない１番目の折れ点及び５番目の折れ点を、それぞれ交点Ｋと接続する。これにより、折れ点数３の経路が作成できる。
【００２９】
Ｓ２０５及びＳ２０６：変数ｊをインクリメントし、ｊ＋Ｎ−ｉ＞Ｎとなるまでの間、Ｓ２０２以降の処理を繰り返す。
【００３０】
本実施の形態によれば、数値制御装置１００は、最短経路Ｐよりも折れ点数の少ない代替経路Ｑを作成し、代替経路Ｑによる移動時間が最短経路Ｐによる移動時間よりも短い場合に、代替経路Ｑを出力する。代替経路Ｑは、最短経路Ｐよりも移動距離が長いが、加減速を考慮した移動時間は最短経路Ｐよりも短い。これにより、開始点から切削開始位置又は再開位置までの移動時間を短縮することができる。また、付随的な効果として、加減速回数の減少によるモータ寿命の延長、及び消費電力量の抑制等が期待できる。
【００３１】
図８に、本発明の一実施例を示す。折れ点数３の経路（工具経路１）が、最短経路作成部１１０が作成した最短経路Ｐであるとする。このとき、代替経路作成部１３０は、代替経路Ｑとして、２パターンの折れ点数２の経路（工具経路２、工具経路３）、及び１パターンの折れ点数１の経路（工具経路４）を作成する。そして、移動時間予測部１２０が工具経路１乃至４の移動時間を評価する。評価の結果、最も移動時間の短い経路が、開始点から切削開始位置又は再開位置までの移動経路として採用される。
【００３２】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。本発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。
【００３３】
例えば、代替経路作成部１３０は、上述の実施の形態で作成される代替経路Ｑそれぞれについて、公知の手法により干渉物と代替経路Ｑとの干渉チェック処理を行うこととしても良い。そして、干渉が確認された代替経路Ｑを、処理対象から除外する。これにより、複雑な形状のワークや工作機械等と代替経路Ｑとが干渉する可能性を排除することができる。典型的には、ステップＳ１０５、Ｓ１０８等において、上述の干渉チェック処理を実施できる。
【００３４】
また、上述の実施の形態においては、代替経路作成部１３０は、代替経路Ｑが複数存在する場合、最短経路Ｐよりも移動時間が短く、かつ最も移動時間の短い代替経路Ｑを移動経路として出力した。しかしながら、最短経路Ｐよりも移動時間が短い代替経路Ｑの１つを、任意の選択基準に基づいて選択し、移動経路として出力することとしても良い。
【符号の説明】
【００３５】
１００  数値制御装置
１１０  最短経路作成部
１２０  移動時間予測部
１３０  代替経路作成部
【図１】
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【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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