(57)【要約】【課題】加工を中断した時に自動的に最適なアプローチで加工を再開する。【解決手段】加速度パラメータに基づいて、再開位置Ｒから前記中断指示により加工を中断した分割軌跡ｌiの始点の位置に加工位置が移動した時にその分割軌跡の軸制御データで指定された速度に各軸を加速可能な再開位置Ｒを決定し、再開位置Ｒから加工を中断した分割軌跡ｌiの始点の位置ｑ１に加工位置を移動させるとともに、加工を中断した分割軌跡ｌiの始点の位置ｑ１における各軸方向の速度をその分割軌跡ｌiの軸制御データの始点の位置の速度と一致させるように駆動部を制御するための再開軸制御データを求める。【選択図】図９
2008158726.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具が加工物を加工する加工位置を複数の軸方向に移動させる加工機を制御する加工制御装置であって、
前記加工物を所定の形状に加工する工具軌跡を記憶する工具軌跡記憶手段と、
前記工具が前記加工物を加工する加工速度を記憶する加工速度記憶手段と、
前記加工機の加速度に関する加速度パラメータを記憶するパラメータ記憶手段と、
前記工具軌跡を該工具軌跡の曲率が小さい部分は大きい間隔で分割し、該工具軌跡の曲率が大きくなるに従って小さい間隔で分割した分割軌跡を求める分割軌跡算出手段と、
前記工具を前記加工速度に従った速度で各分割軌跡上を移動させて前記加工物を加工するときの該分割軌跡上の各軸位置と各軸方向の速度の時間変化とを軸制御データとして求める軸制御データ算出手段と、
前記軸制御データに従って各軸方向の速度を変えながら前記加工位置を前記分割軌跡上で移動させる前記加工機の駆動部に、各分割軌跡の軸制御データを出力する出力手段と、
前記駆動部に加工の中断指示を出力する中断指示手段と、
前記加速度パラメータに基づいて、再開位置から前記工具軌跡に復帰する復帰位置に前記加工位置が移動した時に前記復帰位置における軸制御データで指定された速度に各軸を加速可能な再開位置を決定する再開位置決定手段と、
該再開位置決定手段により決定された前記再開位置から前記復帰位置に前記加工位置を移動させるとともに、前記復帰位置における各軸方向の速度を前記復帰位置における軸制御データの速度と一致させるように前記駆動部を制御するための再開軸制御データを求める再開軸制御データ算出手段とを備えたことを特徴とする加工制御装置。
【請求項２】
前記軸制御データ算出手段が、前記各軸方向の速度の時間変化を所定の時間間隔で求めるものであることを特徴とする請求項１記載の加工制御装置。
【請求項３】
前記加工物を所定の形状に仕上げるために前記工具を移動させる加工位置移動形状を記憶する加工位置移動形状記憶手段をさらに備え、
前記再開軸制御データ算出手段が、前記再開位置から前記復帰位置まで各軸を移動させる軌跡が、前記加工位置移動形状と干渉しない軌跡となるように求めるものであることを特徴とする請求項１または２記載の加工制御装置。
【請求項４】
前記分割軌跡算出手段が、前記加速度パラメータに応じて前記工具軌跡を分割する間隔を変えるものであることを特徴とする請求項１から３いずれか記載の加工制御装置。
【請求項５】
前記軸制御データ算出手段が、前記パラメータに基づき、前記加工位置における前記分割軌跡の曲率が大きく、前記加工速度で加工を行ったときに該分割軌跡に沿って加工できないと予測される部分では、前記加工速度より小さくなるように前記各軸方向の速度を求めるものであることを特徴とする請求項４記載の加工制御装置。
【請求項６】
コンピュータを、
工具が加工物を加工する加工位置を複数の軸方向に移動させる加工機を用いて前記加工物を所定の形状に加工する工具軌跡を、該工具軌跡の曲率が小さい部分は大きい間隔で分割し、該工具軌跡の曲率が大きくなるに従って小さい間隔で分割した分割軌跡を求める分割軌跡算出手段と、
前記工具を予め記憶されている加工速度に従った速度で各分割軌跡上を移動させて前記加工物を加工するときの該分割軌跡上の各軸位置と各軸方向の速度の時間変化とを軸制御データとして求める軸制御データ算出手段と、
前記軸制御データに従って各軸方向の速度を変えながら前記加工位置を前記分割軌跡上で移動させる前記加工機の駆動部に、各分割軌跡の軸制御データを出力する出力手段と、
前記駆動部に加工の中断指示を出力する中断指示手段と、
前記加工機の加速度に関する加速度パラメータに基づいて、再開位置から前記工具軌跡に復帰する復帰位置に前記加工位置が移動した時に該分割軌跡の軸制御データで指定された速度に各軸を加速可能な再開位置を決定する再開位置決定手段と、
該再開位置決定手段により決定された前記再開位置から前記復帰位置に前記加工位置を移動させるとともに、前記復帰位置における各軸方向の速度を前記復帰位置における軸制御データの速度と一致させるように前記駆動部を制御するための再開軸制御データを求める再開軸制御データ算出手段として機能させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加工物を加工する加工機を制御する加工制御装置およびそのプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、工作機械などの制御を行う数値制御装置は、予め作成されたＮＣプログラムのＮＣコードを解析して位置データや速度データを指令データとしてモータ制御装置に出力して、ワークを加工するように構成されている。このようなＮＣプログラムは、数値制御装置の操作パネルから直接入力されたり、ＣＡＭに加工する形状を入力して、ＣＡＭからＮＣプログラムを自動生成して数値制御装置に読み込ませていた。
【０００３】
近年、３次元ＣＡＤの普及に伴い複雑な仕上げ形状の設計を３次元ＣＡＤで行うようになり、３次元ＣＡＤから、複雑な仕上げ形状がソリッドデータとして出力されるようになってきた。従来から用いられていたＣＡＭではソリッドデータで定義されるような複雑な形状を入力するのは非常に手間のかかる作業であったため、複雑な形状を加工するＮＣデータを生成するのは困難であったが、三次元ＣＡＤが出力したソリッドデータをＣＡＭで受け取って工具軌跡を生成することにより、ソリッドデータで定義されるような複雑な形状を加工するＮＣプログラムを自動的に生成することができるようになり（例えば、特許文献１など）、作業者の負担が大幅に軽減された。
【０００４】
ところで、実際に加工を行なう場合には、様々な理由により加工を一旦中断することがある。中断が行われた理由が解消すると、再度、続けて加工を行なうが、加工再開するために、次のような操作が行われる。まず、数値制御装置の操作パネル上に現在加工中のＮＣプログラムの位置が随時表示されているので、オペレータが現在加工しているＮＣプログラムのブロックの位置を記憶しておき、操作パネルから、その数ブロック前のＮＣプログラムから再開するように指示をする。数ブロック前から再開することで、中断されたところに到達するまでに中断前の加工速度に持っていき再度加工を行うことができるようになる。
【０００５】
また、加工の中断が指示された場合には、指定されていた速度を０にすることになるが、現実の系においては加工機の慣性モーメントなどの影響で、急激に停止することはできない。そこで、実際の加工機では、現実の系が実際に追従できる加速度になるようにサーボ系を制御しているが、この減速処理の間は、実際の指令された速度と異なる速度で移動することになり、この違いが追従誤差と呼ばれる制御上の誤差となって現れる。そこで、サーボ系の追従誤差を加工する形状と送り速度から予測し、所定の軌跡誤差（トレランス量）におさまるように減速し、さらに、再起動が指令されると、加工する形状に沿うように位置補正しながら加工を再開する制御方法を提供したものがある（例えば、特許文献２など）。
【特許文献１】特開２００３−２９５９１７号公報
【特許文献２】特開平０６−２７４２２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、オペレータが操作パネルから再開するブロックを指示するのは煩わしく、自動的に再開することが望まれる。特に、何ブロック手前で工具軌跡に復帰すれば中断位置で中断位置における速度と加速度で加工を再開することができるか判断してブロックを指定することは困難である。
【０００７】
また、一旦加工が中断されると工具を加工物から離れたところに退避させて、退避位置から再開が指示されることが多い。この場合、単に数ブロック前のＮＣプログラムを指定しただけでは再開することができず、退避位置から再開する位置まで工具を移動させる追加のブロックをオペレータが操作パネルから入力する必要がある。
【０００８】
さらに、三次元のソリッドデータで定義されるような複雑な形状を加工する際には、工具軌跡を小さい線分に分けて直線で近似するようなＮＣプログラムがＣＡＭから自動的に生成され、そのＮＣプログラムに従って加工が行われるため、一旦、中断した場合に、操作パネル表示されているＮＣプログラムがどの位置の加工に対応するブロックであるかを把握するのは困難である。
【０００９】
そこで、本発明では、加工を中断した時に自動的に最適なアプローチで加工を再開することができる加工制御装置およびそのプログラムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の加工制御装置は、工具が加工物を加工する加工位置を複数の軸方向に移動させる加工機を制御する加工制御装置であって、
前記加工物を所定の形状に加工する工具軌跡を記憶する工具軌跡記憶手段と、
前記工具が前記加工物を加工する加工速度を記憶する加工速度記憶手段と、
前記加工機の加速度に関する加速度パラメータを記憶するパラメータ記憶手段と、
前記工具軌跡を該工具軌跡の曲率が小さい部分は大きい間隔で分割し、該工具軌跡の曲率が大きくなるに従って小さい間隔で分割した分割軌跡を求める分割軌跡算出手段と、
前記工具を前記加工速度に従った速度で各分割軌跡上を移動させて前記加工物を加工するときの該分割軌跡上の各軸位置と各軸方向の速度の時間変化とを軸制御データとして求める軸制御データ算出手段と、
前記軸制御データに従って各軸方向の速度を変えながら前記加工位置を前記分割軌跡上で移動させる前記加工機の駆動部に、各分割軌跡の軸制御データを出力する出力手段と、
前記駆動部に加工の中断指示を出力する中断指示手段と、
前記加速度パラメータに基づいて、再開位置から前記工具軌跡に復帰する復帰位置に前記加工位置が移動した時に前記復帰位置における軸制御データで指定された速度に各軸を加速可能な再開位置を決定する再開位置決定手段と、
該再開位置決定手段により決定された前記再開位置から前記復帰位置に前記加工位置を移動させるとともに、前記復帰位置における各軸方向の速度を前記復帰位置における軸制御データの速度と一致させるように前記駆動部を制御するための再開軸制御データを求める再開軸制御データ算出手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
本願発明のプログラムは、コンピュータを、
工具が加工物を加工する加工位置を複数の軸方向に移動させる加工機を用いて前記加工物を所定の形状に加工する工具軌跡を、該工具軌跡の曲率が小さい部分は大きい間隔で分割し、該工具軌跡の曲率が大きくなるに従って小さい間隔で分割した分割軌跡を求める分割軌跡算出手段と、
前記工具を予め記憶されている加工速度に従った速度で各分割軌跡上を移動させて前記加工物を加工するときの該分割軌跡上の各軸位置と各軸方向の速度の時間変化とを軸制御データとして求める軸制御データ算出手段と、
前記軸制御データに従って各軸方向の速度を変えながら前記加工位置を前記分割軌跡上で移動させる前記加工機の駆動部に、各分割軌跡の軸制御データを出力する出力手段と、
前記駆動部に加工の中断指示を出力する中断指示手段と、
前記加工機の加速度に関する加速度パラメータに基づいて、再開位置から前記工具軌跡に復帰する復帰位置に前記加工位置が移動した時に該分割軌跡の軸制御データで指定された速度に各軸を加速可能な再開位置を決定する再開位置決定手段と、
該再開位置決定手段により決定された前記再開位置から前記復帰位置に前記加工位置を移動させるとともに、前記復帰位置における各軸方向の速度を前記復帰位置における軸制御データの速度と一致させるように前記駆動部を制御するための再開軸制御データを求める再開軸制御データ算出手段として機能させることを特徴とするものである。
【００１２】
「軸制御データ」とは、分割軌跡に従って工具の加工位置を移動させるときに各軸を制御するためのデータをいう。
【００１３】
「加工速度に従った速度」とは、加工速度に近くなるように分割軌跡上を工具を移動させる速度をいい、加工速度と同じ速度でない場合を含む。
【００１４】
「加工機の加速度に関する加速度パラメータ」とは、加工機に依存する物理特性に応じて工具の加工位置の移動速度を加速するときに用いられるパラメータをいい、例えば、各加工機の加速度の限界や加加速度などに関するパラメータがある。
【００１５】
また、前記軸制御データ算出手段は、前記各軸方向の速度の時間変化を所定の時間間隔で求めるものであってもよい。
【００１６】
また、前記加工物を所定の形状に仕上げるために前記工具を移動させる加工位置移動形状を記憶する加工位置移動形状記憶手段をさらに備えたものであって、
前記再開軸制御データ算出手段が、前記再開位置から前記復帰位置まで各軸を移動させる軌跡が、前記加工位置移動形状と干渉しない軌跡となるように求めるものが望ましい。
【００１７】
「加工位置移動形状」とは、加工物を所定の形状に仕上げるために工具を移動させる形状をいい、例えば、仕上げ形状を工具半径分オフセットしたオフセット形状などである。
【００１８】
さらに、前記分割軌跡算出手段が、前記加速度パラメータに応じて前記工具軌跡を分割する間隔を変えるものであってもよい。
【００１９】
さらにまた、前記軸制御データ算出手段が、前記パラメータに基づき、前記加工位置における前記分割軌跡の曲率が大きく、前記加工速度で加工を行ったときに該分割軌跡に沿って加工できないと予測される部分では、前記加工速度より小さくなるように前記各軸方向の速度を求めるものが望ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、工具軌跡を曲率に応じて分割した分割軌跡単位で、加工機の各軸の速度と位置を制御する軸制御データを生成して加工機の駆動部に出力することにより、従来のように微小な線分で加工軌跡を近似することなく、加工機が加工軌跡に沿って加工位置を移動させることができ、さらに、加工を中断したときに、各機械の加速度パラメータに応じて工具軌跡に復帰する復帰位置でその復帰位置における速度に加速可能な位置を再開位置として求め、再開位置から復帰位置に向かって加速をして加工を再開することにより、中断された位置で中断前と同じ加工速度と加速度で加工を再開することができるので、加工物を加工した表面の面精度を向上させることができる。
【００２１】
また、再開するときの軌跡を、オフセット形状のような加工位置移動形状と干渉しないかをチェックすることによって、すでに、仕上がっている面を傷つけることなく再開することができる。
【００２２】
また、加速度に関するパラメータに応じて工具軌跡を分割する間隔を変えることによって、仕上げ精度を向上させるように工具軌跡上を正確に加工できるようにすることができる。
【００２３】
加工位置における前記分割軌跡の曲率が大きく、前記加工速度で加工を行ったときに該分割軌跡に沿って加工できないと予測される部分では、前記加工速度より小さくなるような軸制御データを生成することで、工具軌跡を外れることなく加工することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。図１は本発明の加工制御装置を含む加工システムの概略構成図である。
【００２５】
本発明の加工システム１は、加工形状を作成するＣＡＤ装置２と、加工機を制御する加工制御装置３と、加工物（ワーク）をテーブルに設置して工具でワークを加工する加工機４とからなる。ＣＡＤ装置２と加工制御装置３とはネットワーク５で接続される。
【００２６】
加工機４は、工具の取り付けられる主軸４１と、ワークが設置されるテーブル４２と、テーブルを移動させる送り軸（不図示）と、各軸（主軸、送り軸）を駆動させる駆動部４５とを備える。通常、主軸は切削動力を伝える軸でありZ軸として表わし、テーブル４２を移動させる送り軸をX軸とY軸として表す。
【００２７】
図２に示すように、駆動部４５は、加工制御装置３から各軸を制御する軸制御データＡを受取る軸制御データ受信部４６と、軸制御データＡに従って主軸４１であるZ軸の移動信号とテーブル４２の送り軸４３，４４であるX軸とY軸の移動信号を生成する信号生成部４７と、主軸を駆動するモータ４８ａに生成した信号を伝達する主軸アンプ４８と、送り軸を駆動するモータ４９ａ,４９ｂに生成した信号を伝達するサーボアンプ４９とを備える。なお、図２では回転型のモータが示されているが、リニアモータの場合も同様である。また、サーボアンプ４９は、Ｘ軸とＹ軸のそれぞれにあるが、便宜上、図２のブロック図では１つにして示している。
【００２８】
加工制御装置３は、高性能のマイクロコンピュータとメモリが内蔵されており、メモリに記憶されているプログラムをマイクロコンピュータが実行して、X軸、Y軸、Z軸の各を駆動させる軸制御データＡを生成する。プログラムは加工機４から発生するノイズなどの影響を受けて書き換えられることがないようにＲＯＭなどの書き換え不可能なメモリ上に記憶するのが望ましいが、加工機４が発生するノイズの影響を受けないような構成になっていれば、書き換え可能なメモリにプログラムをロードして実行するようにしてもよい。
【００２９】
ＣＡＤ装置２は、汎用コンピュータ（例えばワークステーション等）の補助記憶装置に読み込まれたＣＡＤプログラムが実行されることにより実現される。本実施の形態のＣＡＤ装置２は、オペレータが入力したワークの加工形状を、三次元のソリッドモデルＭのデータとして出力するものである。
【００３０】
図３に示すように、加工制御装置３は、各種パラメータ、加工速度Ｆ、加工形状をオフセットするオフセット値ｄ、ワークの加工する工具を移動させる間隔であるピックフィードPickなどの入力を行う操作パネル３１と、設定された各種パラメータを記憶するパラメータ記憶手段３１１と、加工速度Ｆを記憶する加工速度記憶手段３１２と、オフセット値ｄを記憶するオフセット値記憶手段３１３と、ピックフィードPickを記憶するピックフィード記憶手段３１４と、ＣＡＤ装置２で生成されたソリッドモデルＭのデータを入力する入力手段と３２と、ソリッドモデルＭのデータを記憶するモデルデータ記憶手段３２１と、ソリッドモデルＭをオフセット値ｄ分ほどオフセットしたオフセット形状Ｓ１（曲面や曲線など）を生成するオフセット形状生成手段３３と、オフセット形状Ｓ１を工具を移動させる加工位置移動形状として記憶する加工位置移動形状記憶手段（オフセット形状記憶手段）３３１と、オフセット形状Ｓ１からワークを加工する工具軌跡を求める工具軌跡生成手段３４と、工具軌跡を記憶する工具軌跡記憶手段３４１と、工具軌跡の曲率に応じて工具軌跡を分割した分割軌跡を求める分割軌跡算出手段３５と、工具を加工速度Ｆに従う速度で分割軌跡上を移動させるときの各軸の軸制御データＡを求める軸制御データ算出手段３６と、軸制御データＡを駆動部に出力する出力手段３７と、駆動部に加工の中断指示Ｉを出力する中断指示手段３８と、再開位置から中断指示により工具軌跡に復帰する復帰位置に各軸を移動させた時に、その復帰位置において指定された速度に加速可能な位置を再開位置として決定する再開位置決定手段３９１と、再開位置から復帰位置まで各軸を移動させて、復帰位置における各軸方向の速度がその復帰位置における軸制御データで指定される速度と一致するように前記駆動部を制御するための再開軸制御データＡｒを求める再開軸制御データ算出手段３９と、を備える。
【００３１】
パラメータには、加速度パラメータなどの各加工機に依存する物理特性に関するパラメータがあり、パラメータに応じて各軸の制御が行われる。加速度パラメータは、加工速度に関するパラメータであって、具体的には、加速度の限界を表す最大加速度や加加速度などがあり、加工機によって異なる。また、取り付けられている工具によって最大加速度や加加速度などは異なるため、工具に応じて加速度パラメータを設定するようにしたものが好ましい。
【００３２】
オフセット形状生成手段３３は、オフセット値記憶手段３１３に記憶されたオフセット値ｄ分ほどソリッドモデルＭの形状をオフセットしたオフセット形状Ｓ１を生成する。ＣＡＤ装置２には、通常、仕上げ形状が加工形状として入力され、ＣＡＤ装置２からは仕上げ形状のソリッドモデルＭのデータが出力される。しかし、加工機４に取り付けられた工具で加工を行う際、工具の中心が工具の位置となるように各軸を移動させるため、仕上げ形状の表面形状を工具の中心を移動させて加工を行うと、ワークは仕上げ形状より工具半径分余分に切削されることになる。そこで、工具半径分をオフセット値ｄとして入力して、ソリッドモデルＭの表面形状をオフセットした形状を求める。例えば、図４に示すようなソリッドモデルＭの表面形状S0を、ボールエンドミルを用いて加工する場合には、表面形状S0を法線方向ｔにオフセット値ｄ分ほどオフセットしてオフセット形状S1を求め、オフセット形状記憶手段３３１に記憶する。
【００３３】
工具軌跡生成手段３４は、オフセット形状S1の上を工具を移動させる工具軌跡を生成する。ここでは、等高線加工でワークを加工する場合について説明する。ワークを加工する際には、図５に示すように、オフセット形状S1をＸＹ平面に平行な等高平面Q上で切った交線Lに沿って工具を移動させながらワークを切削し、さらに、一定のピックフィードPickでＺ軸方向（上→下）に等高平面Qを移動させながら彫り進めて行く。
【００３４】
ピックフィードPickは、工具径やワークの材質に応じて加工に適した値が操作パネル３１から入力してピックフィード記憶手段３１４に記憶され、ＸＹ平面と平行な等高平面Qを指定されたピックフィードPick分動かしながらオフセット形状S1との交線Ｌを算出して工具軌跡を求める。等高平面Qとオフセット形状S1との交線ＬはＢスプラインなどのパラメトリック曲線で表し、パラメトリック曲線を工具軌跡としてメモリ（工具軌跡記憶手段３４１）に記憶する。
【００３５】
あるいは、ＺＸ平面、ＹＺ平面に平行な平面とオフセット形状S1との交線を求めて、Ｘ軸方向あるいはＹ軸方向に一定のピックフィードで平面を移動させて彫り進めて行くようにしてもよい。その他、走査加工やスパイラル加工などの加工方法に応じて工具軌跡を生成するようにしてもよい。
【００３６】
分割軌跡算出手段３５は、工具軌跡Ｌの曲率に応じて工具軌跡Ｌを分割した分割軌跡を求める。加工機４は、指定された２点間を各軸の速度を制御しながら工具の加工位置を移動させてワークを加工するが、工具軌跡Ｌの曲率が大きい部分では、加工機４の慣性モーメントや剛性などに影響されて、工具軌跡Ｌに沿って工具の加工位置を移動させるのが難しい場合がある。また、加工機４に指定した２点間を結ぶ工具軌跡Ｌが、直線から大きく外れることがない方が好ましい。そこで、工具軌跡Ｌの曲率を求め、図６に示すように、工具軌跡Ｌを曲率が小さいところは大きい間隔で分割し、曲率が大きくなるに従って小さい間隔で分割し、工具軌跡Ｌ上の点Ｐ1，Ｐ2，Ｐ3，・・・，Ｐi，Ｐｉ+1、・・・で分割した複数の分割軌跡ｌ1，ｌ2，ｌ3，・・・，ｌi,・・・に分ける。
【００３７】
つまり、工具軌跡の曲率が小さく（曲率が０に近い）略直線になるところでは大きい分割軌跡ｌを加工するようなデータを加工機に指示し、曲率が大きいところは短い分割軌跡ｌを加工するようなデータを加工機に指示する。
【００３８】
軸制御データ算出手段３６は、分割した各分割軌跡ｌ1，ｌ2，ｌ3，・・・，ｌi,・・・に沿って工具を指定された加工速度Ｆで移動させるときの分割軌跡ｌ上の各軸位置と所定の時間間隔で求めた各軸方向の速度の時間変化とを軸制御データＡとして求める。軸制御データＡには、分割軌跡上の各軸位置として、分割軌跡上の少なくとも１点の各軸の位置を含むものであればよい。例えば、軸制御データＡに分割軌跡ｌ上の始点の位置と分割軌跡に沿って移動させるときの各軸の速度変化とが記録されている場合には、始点の位置から各軸を速度変化に従うように各軸を制御することによって、分割軌跡ｌに沿って工具の加工位置に移動させることができる。
【００３９】
例えば、図７に示すような分割軌跡ｌに沿って、指定された加工速度Ｆでワークを加工するには、工具の加工位置を分割軌跡ｌの接線方向に加工速度Ｆで移動させることになる。つまり、加工速度Fを分割軌跡ｌの接線ベクトルのX,Y,Zの各成分に分け、X軸をX方向の速度成分で移動させ、Y軸をY方向の速度成分で移動させ、Z軸をZ方向の速度成分で移動させる。図７では、分割軌跡ｌ上の始点の位置P1での各軸の速度成分は（V1x、V1y、V1z）となり、終点の位置P2での各軸の速度成分は（V2x、V2y、V2z）となるので、各軸を位置P1からP2に移動する間に各軸の速度をV1x→V2x、V1y→V2y、V1z→V2zに変化させる。また、分割軌跡ｌに沿うように工具を移動させるには、工具の進行方向が分割軌跡の接線方向に向くように短い時間間隔で各軸の速度を変える必要がある。
【００４０】
そこで、図８に示すように、各分割軌跡ｌ上を加工速度Ｆで工具を移動させるときの各軸を移動させる速度Vx,Vy,Vzの時間変化を表す速度曲線を求める。図８は、Z方向の移動がなくXY平面でのみの移動がある場合を示す。各軸の速度をこの速度曲線に従うように制御することにより、加工位置を分割軌跡ｌに沿って移動させることができる。そこで、軸制御データＡに、例えば、各軸の速度曲線を短い一定の時間間隔Δｔ（以下、セグメントタイムという）で分割した点における各軸の速さと、分割軌跡ｌの開始点を記録する。また、時間T0から時間Tnまでの速度曲線の積分値が時間T0から時間Tnまでに移動した距離となるので、時間Tnにおける各軸の位置は、分割軌跡ｌの開始点P0に速度曲線のT0〜Tn間の積分値を加えることにより各軸の位置が求められる。
【００４１】
分割軌跡算出手段３５では分割軌跡が直線から大きく外れることがないように工具軌跡の分割を行うが、加工機４には最大加速度や加加速度に限界があるため指定された加工速度Ｆを維持したまま、分割軌跡ｌに沿って工具の加工位置を移動させることができないところがある。そこで、最大加速度や加加速度に関するパラメータに基づいて、加工位置における分割軌跡ｌの曲率が大きく、加工速度で加工を行ったときに分割軌跡ｌに沿って加工できないと予測される部分では、指定された加工速度Ｆより小さくなるように各軸方向の速度を求める。具体的には、指定された加工速度Ｆで各軸を移動させたときの加速度と加加速度を求めて、パラメータより加工機４の最大加速度や最大加加速度を超えている部分では、加工位置の移動速度を加工速度記憶手段３１２に記憶された加工速度Ｆよりも小さい速度にして最大加速度や最大加加速度を超えないように各軸方向の速度を求めて軸制御データＡを生成する。
【００４２】
中断指示手段３８は、加工の中断を指示する中断指示の信号Ｉを駆動部４５に出力する。例えば、図９の工具軌跡（実線）上を矢印の方向に向かって加工を行っているときに、分割軌跡ｌi（図９のｑ１は始点、ｑ２は終点を示す）の加工を行っている途中で、オペレータが操作パネル３１などから中断を指示した信号を受け取って、駆動部４５に加工を中断する信号を出力する。駆動部４５は、中断信号を受け取ると分割軌跡ｌi上の位置ｑで加工を中断する。
【００４３】
再開位置決定手段３９１は、再開位置Ｒから工具軌跡に復帰する復帰位置に各軸を移動させて、その復帰位置における軸制御データＡの速度に加速可能な位置を再開位置Ｒとして決定する。好ましくは、中断位置ｑが存在する分割軌跡ｌｉの始点の位置ｑ１を復帰位置とする。以下、復帰位置を分割軌跡ｌｉの始点の位置ｑ１として説明する。
【００４４】
通常、加工を中断した場合、図９に示すように、中断位置ｑから一旦工具を退避位置Ｄまで一点鎖線で示すような経路で退避させて、中断した要因がなくなると加工を再開するが、加工を再開する際には、中断する前の状態に近い加工条件で加工物を加工するのが望ましい。そこで、出力手段３７から最後に出力した分割軌跡ｌiの軸制御データAを中断した分割軌跡ｌiの軸制御データAとして受け取って、分割軌跡ｌiの始点の位置ｑ１では軸制御データAで指定されている各軸の速度（ｖ１ｘ，ｖ１ｙ，ｖ１ｚ）で復帰できるように制御する。例えば、退避している工具を、退避位置Ｄから二点鎖線で示すような経路で中間点Ａを経由して再開位置Ｒまで一旦移動させた後に、再開位置Ｒから分割軌跡ｌiの始点の位置ｑ１に到達するまでに各軸の速度が（ｖ１ｘ，ｖ１ｙ，ｖ１ｚ）に達するように加速する。
【００４５】
加工機にはそれぞれの慣性モーメントなどによって、加速することができる最大加速度（あるいは、加加速度）が決まっており、加工速度に到達するのに必要な距離が求められる。また、分割軌跡ｌiの始点の位置ｑ１に、その始点の位置ｑ１の接線ｓ近い向きで工具の進行に向けて入るのが好ましく、この条件に沿うように再開位置Ｒを決定する。そこで、パラメータ記憶手段３１１に記憶されている加速度パラメータに基づいて加工速度に到達するのに必要な距離Ｂを求めて、加工を中断した分割軌跡ｌiの始点の位置ｑ1と工具の進行方向に応じて再開位置Ｒを決定する。
【００４６】
再開軸制御データ算出手段３９は、再開位置Ｒから加工を中断した分割軌跡ｌiの始点の位置ｑ１まで各軸を移動させるまでに、加工を中断した分割軌跡ｌiの始点の位置ｑ１における軸制御データＡで指定されている速度（ｖ１ｘ，ｖ１ｙ，ｖ１ｚ）に各軸が加速されるように駆動部を制御するための再開軸制御データＡｒを求める。
【００４７】
再開位置Ｒから加工を中断した分割軌跡ｌiの始点の位置ｑ１に、なるべく早く復帰するのが好ましいので、オフセット形状Ｓ１と干渉しなければ直線で入るのが最も好ましい。そこで、再開軸制御データＡｒは、再開位置Ｒから加工を中断した分割軌跡ｌiの始点の位置ｑ１までを直線で、分割軌跡ｌiの始点ｑ１の速度（ｖ１ｘ，ｖ１ｙ，ｖ１ｚ）に到達するように各軸を加速させるように駆動部４５を制御するような図１０に示すように速度（ｚ方向の速度ｖ１ｚが０である）が変化するデータにする。
【００４８】
あるいは、再開位置決定手段３９１で加工を中断した分割軌跡の始点に円弧やパラメトリック曲線で入ることができるような再開位置を決めて、再開軸制御データＡｒを分割軌跡の始点で軸制御データAで指定されている速度に到達するように各軸を加速させるように駆動部を制御するデータにしてもよい。
【００４９】
さらに、再開位置Ｒから加工を中断した軸制御データＡの分割軌跡の始点ｑ１までのアプローチ軌跡がオフセット形状記憶手段３３１に記憶されているオフセット形状Ｓ１と干渉するか否かをチェックして、直線、円弧、パラメトリック曲線のいずれかを選択するようにしてもよい。例えば、直線または円弧で干渉する場合には、干渉しない点を検出して、その点を結ぶパラメトリック曲線で補完した軌跡を生成して、パラメトリック曲線で加工を中断した分割軌跡の始点に入るようにしてもよい。
【００５０】
加工機４の信号生成部４７は、軸制御データＡ（または、再開軸制御データＡｒ）の速度に従って各軸の移動信号を生成して主軸アンプ４８，サーボアンプ４９に出力する。例えば、図８に示すように、軸制御データＡにΔｔの間隔で速度変化が記録され、時間TiのときX軸方向の移動速度がVxiで、時間Ti+1のときX軸方向の移動速度がVx(i+1)であるときには、移動信号は時間Ti〜時間Ti+1の間で、X軸方向の移動速度がVxiからVx(i+1)に変化するような移動信号をサーボアンプ４９に出力する。同様に、時間TiのときY軸方向の移動速度がVyiで、時間Ti+1のときY軸方向の移動速度がVy(i+1)であるときには、移動信号は時間Ti〜時間Ti+1の間で、Y軸方向の移動速度がVyiからVy(i+1)に変化するような移動信号をサーボアンプ４９に出力する。図８の例では、Z軸方向の移動速度はないので、主軸アンプ４８に対する移動信号の出力はない。このように各軸の移動速度を変えることで、分割軌跡ｌに沿って加工位置を始点の位置P1から終点の位置P2まで移動させることができる。
【００５１】
あるいは、次のようにして再開位置決定手段３９１と再開軸制御データ算出手段３９によって再開軸制御データＡｒを求めて加工を再開するようにしてもよい。まず、中断指示手段３８により中断指示が出されて加工が中断したときは、軸制御データＡの中断位置ｑのデータを記憶させる。記憶している工具軌跡Ｌの中断位置ｑが存在する分割軌跡ｌｉのデータから分割軌跡ｌｉの軸制御データＡを再度演算して求めるか、予め分割軌跡ｌｉの軸制御データＡが記憶されている場合には軸制御データＡを読み出して、軸制御データＡから工具軌跡ｌｉの始点の位置ｑ１の各軸の位置のデータとその位置における軸制御データＡで指定される各軸の速度（ｖ１ｘ，ｖ１ｙ，ｖ１ｚ）を得る。
【００５２】
次に、加速度パラメータに基づいて始点の位置ｑ１における各軸の速度に到達するのに必要な距離Ｂを求めて、始点の位置ｑ１から直線距離Ｂ離れた分割軌跡ｌｉ−１上の点の位置を求め、その位置からＺ軸方向に距離Ｂ上昇した位置を再開位置Ｒとする。そして、Ｘ軸Ｙ軸方向の経路だけを見た場合に分割軌跡ｌｉ−１を辿るＢスプライン曲線形状をアプローチ軌跡とする。
【００５３】
得られた再開位置Ｒと始点の位置ｑ１を結ぶアプローチ軌跡のデータから始点の位置ｑ１における軸制御データＡで指定された各軸の速度（ｖ１ｘ，ｖ１ｙ，ｖ１ｚ）になるようにアプローチ軌跡上の各軸位置と各軸方向の速度の時間変化とを再開軸制御データＡｒとして求める。
【００５４】
このようにして、工具が退避されている退避位置Ｄから中間点Ａを経由して再開位置Ｒまで早送りで送り、再開位置Ｒから分割軌跡ｌｉの始点の位置ｑ１までは再開軸制御データＡｒに基づいて所定のアプローチ軌跡を辿って始点の位置ｑ１における軸制御データＡで指定された速度ｖ１まで加速するように移動制御される。始点の位置ｑ１で軸制御データＡで指定された速度ｖ１に到達するので、始点の位置ｑ１からは分割軌跡ｌｉの軸制御データＡに基づく速度と加速度で分割軌跡ｌｉを辿って中断位置ｑに戻ることができる。したがって、中断位置ｑでは、中断位置における速度と加速度で加工を再開することができる。
【００５５】
ここで、本発明の加工システム１でワークを加工する流れについて、図１１のフローチャートを用いて説明する。
【００５６】
加工を行う際、加工機４や用いる工具によって、最大加速度、加加速度などに違いがあらわれる。加工を行う際にある程度の加工精度が出るようにするには、加工機４や用いられる工具に応じて制御方法を調整しなければならない。そこで、加工機制御装置３の操作パネル３１から、最大加速度、加加速度などに関する種々のパラメータを設定して、パラメータ記憶手段３１１に記憶する（S100）。
【００５７】
オペレータは、ＣＡＤ装置２を用いて仕上げ形状を加工形状として入力し（S200）、入力された形状に基づいてＣＡＤ装置２からソリッドモデルＭを出力する（S201）。ソリッドモデルＭはネットワーク５を介して加工制御装置３に送信され、加工制御装置３は、入力手段３２でＣＡＤ装置２から送信されたソリッドモデルＭを受信してモデルデータ記憶手段３２１に記憶する（S101）。さらに、オペレータは加工制御装置３の操作パネル３１から、ワークを加工する加工速度Ｆ、加工に用いる工具に応じたオフセット値ｄやピックフィードPickを入力し、加工速度記憶手段３１２、パラメータ記憶手段３１１、ピックフィード記憶手段３１４、オフセット値記憶手段３１３にそれぞれ記憶する（S102）。
【００５８】
加工制御装置３は、オフセット形状生成手段３３でソリッドモデルＭをオフセット値ｄ分ほどオフセットしたオフセット形状Ｓ１を生成し（S103）、オフセット形状記憶手段３３１に記憶する。さらに、工具軌跡生成手段３４でオフセット形状Ｓ１の上をピックフィードPick分ずつZ軸方向にXY平面に平行な加工面を移動させながらワークを加工するときの工具軌跡Ｌを生成する（S104）。生成した工具軌跡Ｌは工具軌跡記憶手段３４１に記憶される。
【００５９】
次に、分割軌跡算出手段３５で、工具軌跡Ｌの曲率に応じて工具軌跡Ｌを分割した分割軌跡ｌを求める（S105）。さらに、軸制御データ算出手段３６で、分割した各分割軌跡ｌに沿って加工位置を指定された加工速度Ｆに従った速度で移動させるときの軸制御データＡを生成する（S106）。
【００６０】
出力手段３７は、工具軌跡に沿った順番で分割軌跡ｌ1，ｌ2，ｌ3，・・・・，ｌi, ,・・・の各軸制御データＡを加工機４の駆動部４５に出力する。駆動部４５の軸制御データ受信部４６で軸制御データＡを受取り（S301）、信号生成部４７で受け取った順に従って軸制御データＡから各軸を駆動する信号を生成して主軸アンプ４８、サーボアンプ４９に出力する（S302）。この軸制御データＡには分割軌跡の始点と一定の時間間隔Δｔで各軸の速度変化が記録されており、各軸を各分割軌跡ｌの始点から一定の時間間隔Δｔで各軸の速度を変えることで分割軌跡ｌに沿って加工位置を移動させることができる。駆動部４５で各軸の速度を変化させるとともに、加工機４に各軸の位置を検出するエンコーダを設けて、加工位置が分割軌跡ｌからずれないように各軸の速度を調整するフィードバック機構を設けたものが望ましい。
【００６１】
分割軌跡ｌ1，ｌ2，ｌ3，・・・・，ｌi-1，ｌiの各軸制御データＡを工具軌跡に沿った順番で加工機４の駆動部４５に出力すると、出力された順に従って加工が行われる。しかし、図９に示すように、分割軌跡ｌiの加工の途中で、オペレータが操作パネル３１から「加工の中断」を指示すると（S107）、中断指示手段３８より中断指示の信号Ｉが駆動部４５に出力され、分割軌跡ｌi上の位置ｑで加工が中断される（S303）。加工が中断されると、オペレータは操作パネル３１から工具をZ方向にあげる指示をして（S108）、退避位置Ｄに工具を移動させる（S304）。
【００６２】
中断した要因が解消すると、オペレータが操作パネル３１から「再スタート」の指示をすると（S109）、再開位置決定手段３９１で、加工を中断した分割軌跡ｌiの始点の位置ｑ１に工具が移動したときに、その分割軌跡ｌiの軸制御データAで指定された始点の位置の速度ｖ１に加速可能な位置を再開位置Ｒとして求める（S110）。
【００６３】
まず、再開軸制御データ算出手段３９で、退避位置Dから再開位置Ｒまでの移動は、図９に示すように、退避位置ＤからZ軸を移動させないで経由点Ａまで移動させた後、Z軸を降ろして再開位置Ｒまで移動させる。そこで、退避位置Dから経由点Ａを経由して再開位置Ｒまで移動させる再開軸制御データＡｒ(1)を生成して駆動部４５に出力し（S111）、各軸を移動させる（S305）。さらに、再開軸制御データ算出手段３９で、再開位置Rから位置ｑ１まで各軸を移動させながら、位置ｑ１で分割軌跡ｌiの始点の位置ｑ１に到達するまでに軸制御データＡで指定された速度ｖ１に加速するように駆動部４５を制御する再開軸制御データＡｒ(2)を生成して駆動部４５に出力し（S112）、各軸を移動させる（S306）。
【００６４】
続いて中断した分割軌跡ｌiの軸制御データＡを駆動部４５に出力し、さらに、分割軌跡ｌiに続く分割軌跡ｌi+1、・・・の軸制御データＡを駆動部４５に順次出力して（S113）、加工を続ける（S307、S308）。
【００６５】
上述の実施の形態では、ボールエンドミルを用いて加工を行うときのオフセット方法について説明したが、フラットエンドミルなど他のタイプの工具を用いて加工を行うときには、それに応じたオフセット形状を求めるようにすればよい。
【００６６】
上述の実施の形態では、一定の時間間隔で速度変化を記録した軸制御データを用いて制御する場合について説明したが、決められた時間間隔であれば、一定の時間間隔でなくてもよい。
【００６７】
また、軸制御データにはある時間間隔で各軸の速度を記録する場合について説明したが、速度の変化分を記録するようにしてもよい。
【００６８】
上述の実施の形態では、一定の時間間隔で速度変化を記録した軸制御データを駆動部に出力する場合について説明したが、各軸方向の速度の時間変化を表す数式のデータを軸制御データとして駆動部に出力し、駆動部で受け取った数式に従って各軸の速度を変化させるようにしてもよい。また、各軸方向の速度の時間変化を表す数式を積分した三次曲線のデータを軸制御データとして出力するようにしてもよい。
【００６９】
また、上述の実施の形態では、再開位置Ｒから工具が工具軌跡に復帰する復帰位置は、復帰位置を決定しやすいことから、加工を中断した分割軌跡ｌｉの始点の位置ｑ１として説明したが、必ずしも復帰位置を始点の位置ｑ１とする必要はなく、復帰位置における軸制御データＡで指定される速度に到達するように復帰位置に復帰できれば、軸制御データＡに従って中断位置ｑに戻ることができるため、中断位置ｑと始点の位置ｑ１との間でもよい。例えば、復帰位置を予めセグメントタイムΔｔで分割することができる軌跡を１ブロックとして中断位置ｑから何ブロック手前、または何時間手前と決めておいてもよい。
【００７０】
また、上述の実施の形態では、工具の退避位置から別の再開位置に移動した後に中断した分割軌跡の始点に戻す場合について説明したが、中断した分割軌跡の始点に到達するまでに十分加速を行うことができるのであれば、退避位置から直接中断した分割軌跡の始点に戻すようにしてもよい。
【００７１】
以上、詳細に説明したように、加工している途中で一旦加工を中断したときに、自動的に再開をして、中断した位置に到達するまでに中断前の加工速度に上げることができるので面精度を向上させることができる。
【００７２】
本実施の形態では、加工制御装置にソリッドモデルを入力して、軸制御データを生成する場合について説明したが、ＣＡＤ装置から出力してソリッドモデルをＣＡＭ装置に出力して、ＣＡＭ装置で軸制御データを生成して加工制御装置に出力するようにしてもよい。
【００７３】
ＣＡＭ装置は、汎用コンピュータ（例えばワークステーション等）の補助記憶装置に軸制御データを生成する機能を備えたプログラムが読み込まれて実行されることにより実現される。上記機能を備えたプログラムは記録媒体やネットワークを介して配布されてコンピュータにインストールされる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】加工システムの概略構成図
【図２】加工機の駆動部の構成図
【図３】加工制御装置の構成図
【図４】加工形状のオフセットした形状の求め方を説明するための図
【図５】工具軌跡の求め方を説明するための図
【図６】工具軌跡を分割した分割軌跡の求め方を説明するための図
【図７】分割軌跡と加工速度の関係を表す図
【図８】各軸の速度変化を表した図
【図９】加工の中断を説明するための図
【図１０】再開軸制御データの加速の一例を表した図
【図１１】加工システムの動作を説明するための図（その１）
【図１２】加工システムの動作を説明するための図（その２）
【符号の説明】
【００７５】
１      加工システム
２      ＣＡＤ装置
３      加工制御装置
４      加工機
５      ネットワーク
３１    操作パネル
３２    入力手段
３３    オフセット形状生成手段
３４    工具軌跡生成手段
３５    分割軌跡算出手段
３６    軸制御データ算出手段
３７    出力手段
３８    中断指示手段
３９    再開軸制御データ算出手段
４１    主軸
４２    テーブル
４３，４４  送り軸
４５    駆動部
４６    軸制御データ受信部
４７    信号生成部
４８    主軸アンプ
４８ａ，４９ａ,４９ｂ  モータ
４９    サーボアンプ
３１１  パラメータ記憶手段
３１２  加工速度記憶手段
３１３  オフセット値記憶手段
３１４  ピックフィード記憶手段
３２１  モデルデータ記憶手段
３４１  工具軌跡記憶手段
３３１  加工位置移動形状記憶手段
３９１  再開位置決定手段
【図１】
2008158726.tif 000003
【図２】
2008158726.tif 000004
【図３】
2008158726.tif 000005
【図４】
2008158726.tif 000006
【図５】
2008158726.tif 000007
【図６】
2008158726.tif 000008
【図７】
2008158726.tif 000009
【図８】
2008158726.tif 000010
【図９】
2008158726.tif 000011
【図１０】
2008158726.tif 000012
【図１１】
2008158726.tif 000013
【図１２】
2008158726.tif 000014