(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
指定領域データを設定する領域指定部と、
前記領域指定部により指定された前記指定領域データ及び加工プログラムを記憶する加工プログラム記憶部と、
前記領域の内外に対して予め設定された切り込み変化量を記憶する切り込みパラメータ記憶部と、
前記加工プログラム記憶部に記憶された前記加工プログラムの各命令を解析する加工プログラム解析部と、
この加工プログラム解析部の解析結果に基づいて、加工が前記領域指定部により指定された領域の内または外で行われるかを決定する領域判別部と、
この領域判別部での判別結果に基づいて領域の内外で切り込み変化量を補正する切り込み補正処理部と、
前記領域判別部での判別結果および前記切り込み補正処理部での補正結果に基づいて、境界内から境界外へ移動した点で経路を上方にオフセット移動させる境界経路を生成する境界経路生成部と、
最も近接した前記境界経路間を最短で結ぶ経路と等価なショートカット経路を前記最短で結ぶ経路の延長上に生成するショートカット経路生成部と、
前記領域外経路を相殺する補正量を設定するとともに、前記境界経路生成部で生成された境界経路および前記ショートカット経路生成部で生成されたショートカット経路に対し、前記各命令を前記切り込みパラメータ記憶部の前記切り込み変化量により補正する補正処理部と、
前記補正処理部により補正された前記加工プログラムに従って駆動部の制御を行う出力制御部とを備えた数値制御装置。
【請求項２】
前記加工プログラム解析部と前記領域判別部との間に、加工プログラムから領域の内外の概略を暫定的に決定する仮分配部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、数値制御装置に係り、特に、指定領域を設定して加工する機能を備えたＮＣ工作機械（数値制御工作機械）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
数値制御装置を使用した加工においては、領域により加工内容を変えることがある。例えば、金型加工においては、上下の金型が互いに接する部分と接しない部分が存在するが、これらの金型が互いに接する部分は必ずしも全面とはならず、部分的にのみ接する場合がある。これらの互いに接する部分と接しない部分のそれぞれの領域に対して最適な加工を行う技術として、特開平９−２３０９２０号に開示されたような数値制御装置が提案されている。
【０００３】
この数値制御装置では、指定領域データを設定する領域指定部と、前記領域指定部により指定された前記指定領域データ及び加工プログラムを記憶する加工プログラム記憶部と、予め設定された切り込み変化量を記憶する切り込みパラメータ記憶部と、前記加工プログラム記憶部に記憶された前記加工プログラムの各命令が、前記指定領域の領域内か領域外かを判別し、その判別結果に応じて、前記各命令を前記切り込みパラメータ記憶部の前記切り込み変化量により補正する補正制御部と、前記補正制御部により補正された前記加工プログラムに従って加工を行なう駆動部とを備える。
【０００４】
このような数値制御装置においては、ＮＣ工作機械に予め設定した領域に対して、工具の切り込み量を変化させることにより、特定の領域だけの加工を行う。ここで、例えば、加工領域の指定は、工具に垂直な平面（例えば、ＸＹ平面）で指定し、工具の切り込み量は、工具の方向の軸（例えば、Ｚ軸）に対して変化させる。Ｚ軸の切り込み変化量は、例えば、最大０．５ｍｍ程度であり、パラメータとして設定する。そして、加工時にはこの設定値を加算又は減算して、領域内外の切り込み量を変える。
【０００５】
典型的な例として、図３に、荒引き工程及び仕上げ工程において、Ｚ軸切り込み量を変化させるようにした加工の一例を示す。すなわち、（１）荒引き工程においては、図３（ａ）に示すように、工具３のＺ軸切り込み変化量を制御することにより、下型２の指定領域外では深く切り込み、領域内では浅く切り込むように変化させることができる。具体的には、領域外では実際の加工プログラムより深く（−ΔＺ）切り込み、領域内では実際の加工プログラムにより切り込むようにする。このようにすると、（２）仕上げ工程においては、図３（ｂ）に示すように、実際の加工プログラムを実行すると、指定領域外は工具３が下型２に接しなくなり、領域内では工具３が下型２に接して加工できるように設定することができる。
【０００６】
このように、領域加工の場合、図４に示すように、領域外から領域内へ移行する際にＺ切り込み量を変化させるようにする。
【０００７】
したがって、この数値制御装置では、領域指定機能を利用して、指定領域内の移動に対して予め設定された切り込み変化量で補正し、指定した領域内だけを切削することができる。たとえば、磨き工程では、領域外の部分は上型と下型が接しないので本来磨きを必要としないが、領域指定機能を有する数値制御装置では、領域内の接する部分を磨くだけで良くなり、磨き時間を短縮し、工具寿命を延ばすことができる。
【０００８】
また、図５を参照して工具の移動経路とワーク１０との関係を見ると、実線で表された領域内の経路は実際の加工を行っている経路であるが、破線で示された経路は領域外の経路である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ある領域の内部のみを切削しようとする場合、従来の領域加工機能では領域外移動に関してはプログラムで指令された経路を忠実に動くため、図５の破線で示された経路も移動することになり、移動時間がかかるという問題がある。
【００１０】
本発明は、無駄な移動を行わず、加工の高速化、省力化を図ることのできる数値制御装置を提供することを目的とする。
【００１１】
本発明によれば、指定領域データを設定する領域指定部と、
前記領域指定部により指定された前記指定領域データ及び加工プログラムを記憶する加工プログラム記憶部と、
前記領域の内外に対して予め設定された切り込み変化量を記憶する切り込みパラメータ記憶部と、
前記加工プログラム記憶部に記憶された前記加工プログラムの各命令を解析する加工プログラム解析部と、
この加工プログラム解析部の解析結果に基づいて、加工が前記領域指定部により指定された領域の内または外で行われるかを決定する領域判別部と、
この領域判別部での判別結果に基づいて領域の内外で切り込み変化量を補正する切り込み補正処理部と、
前記領域判別部での判別結果および前記切り込み補正処理部での補正結果に基づいて、境界内から境界外へ移動した点で経路を上方にオフセット移動させる境界経路を生成する境界経路生成部と、
最も近接した前記境界経路間を最短で結ぶ経路と等価なショートカット経路を前記最短で結ぶ経路の延長上に生成するショートカット経路生成部と、
前記領域外経路を相殺する補正量を設定するとともに、前記境界経路生成部で生成された境界経路および前記ショートカット経路生成部で生成されたショートカット経路に対し、前記各命令を前記切り込みパラメータ記憶部の前記切り込み変化量により補正する補正処理部と、
前記補正処理部により補正された前記加工プログラムに従って駆動部の制御を行う出力制御部とを備えた数値制御装置が提供される。
【００１２】
前記加工プログラム解析部と前記領域判別部との間に、加工プログラムから領域の内外の概略を暫定的に決定する仮分配部を設けたことを特徴とする
【００１４】
このような数値制御装置では、領域外の移動を最小とすることができ、加工の高速化を図ることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
本発明の数値制御装置においては、前述したように、ＮＣ工作機械に予め設定した領域に対して、工具の切り込み量を変化させることにより、特定の領域だけの加工を行うことが前提である。
【００１７】
図１に本発明による実施の一形態にかかる数値制御装置の構成図を、図２に本発明の数値制御装置による経路生成の様子をそれぞれ示す。
【００１８】
入力装置１１は、キーボード、マウス等周知の入力装置であり、領域指定部１０１及びＮＣ加工プログラム指定部１０２を含む。領域指定部１０１は、加工領域の指定を行う。指定領域としては、任意の多角形、円（一周）、円弧等を含む任意の形状を指定することができる。例えば、直線の両端の端点として、複数の直線及び端点による多角形を指定することができる。この際、直線の数又は端点の数について、最大値（例えば３０点等）を設定し、その範囲で定めることもできる。上述のような図形の他、文字パターン（例、Ａ，Ｂ，Ｃ等）、特定パターン（例、＃、☆、◎、▽等）も指定することができる。
【００１９】
ＮＣ加工プログラム指定部１０２は、実際の加工プログラムを指定する。また、入力装置１１は、各種設定値、メインテナンス、障害対策等のための入力も行うことができる。
【００２０】
数値制御装置１２は、ＮＣ加工プログラム記憶部１０３、ＮＣ加工プログラム解析部１０４、表示処理部１０５、表示部１０６、仮分配部１０７、領域テーブル記憶部１０８、領域判別部１０９、記憶バッファ１１０、切り込み補正処理部１１１、切り込みパラメータ記憶部１１２、境界経路生成部１１３、ショートカット経路生成部１１４、形状認識部１１５、加減速処理部１１６、分配部１１７、補正処理部１１８、出力制御部１１９を備えている。
【００２１】
ＮＣ加工プログラム記憶部１０３は、入力装置１１の領域指定部１０１及びＮＣ加工プログラム指定部１０２によりそれぞれ設定された、加工領域データ及び加工プログラムを記憶する。加工プログラムとしては、例えば、１ブロック毎に機械の動作を命令する情報である加工プログラムデータがある。これらの加工プログラムデータは、通常は、ＪＩＳ  Ｂ  ６３１１で規定されたＩＳＯコードとＥＩＡコードのいずれかが用いられる。例えば、ＮＣ工作装置の加工プログラムデータとしては、Ｇ機能（制御機能、準備機能）、Ｍ機能（補助機能）、Ｆ機能（送り機能）、寸法語Ｘ、Ｙ、Ｚ（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の運動ディメンジョン）等がある。
【００２２】
ＮＣ加工プログラム解析部１０４は、マイクロコンピュータ等で構成され、ＮＣ加工プログラム記憶部１０３に記憶された加工プログラムの指令データを１ブロックずつ順次読み出し解析するが、先読み機能も有しており、加工プログラムのうちの加工領域に関する情報を解析して仮分配部１０７に送る。また、加工領域データにより、表示処理部１０５に対して表示命令を出力し、これを制御する。
【００２３】
表示処理部１０５は、この表示命令により、表示部１０６に出力表示するとともに、指定領域をビットパターンに変換して、領域テーブル記憶部１０８にビットパターンを出力する。また、入力装置１１又は他に設けられている入力手段により、適宜、指定領域の修正・指定・選択等を行うことができる。例えば、描画確認及び修正時に、切り込み変化量を与える部分が領域の内側又は外側かを指定・選択することができる。
【００２４】
表示部１０６は、ＣＲＴ、液晶ディスプレー等の表示装置により構成され、各種のデータ、プログラム等を表示できる。登録された指定領域は、画面上で描画確認及び修正が可能である。また、２次元又は３次元のグラフィック機能を備えることにより、全体加工図又は部分加工図等により、必要に応じて加工範囲、加工状況等を表示することができる。
【００２５】
領域テーブル記憶部１０８には、表示処理部１０５で設定・変換されたビットパターンが記憶される。
【００２６】
仮分配部１０７は加工プログラム解析部１０４で解釈された加工プログラムに含まれる領域情報から仮に非常に粗い精度で加工領域内と加工領域外に分配する。この様子は図２（ａ）（ｂ）に示されており、加工プログラムの解釈によりピックアップされた点Ａ〜Ｉ
（Ｂ、Ｃ、Ｆ、Ｇが領域内の点、他は領域外）に対し、その約３倍の精度で仮分配が行われる。それぞれの点については図２（ｂ）に図示されたような名前を付ける。
【００２７】
この仮に分配された領域情報は、領域判別部１０９で加工領域の内外を厳密に判定され、領域情報を領域外移動、境界移動、領域内移動の３つの態様に分けて記憶バッファ１１０に対して出力する。この記憶バッファ１１０は各領域情報を保持する。この様子は図２（ｃ）に示されており、領域内の点および領域外に出た直後の点、すなわち、Ａ２、Ｂ、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ、Ｃ１、Ｅ２、Ｆ、Ｆ１、Ｆ２、Ｇ、Ｇ１、Ｉのみが加工上重要な意味を持つことになるので黒丸で、他の領域外の点は白丸で表現されている。
【００２８】
記憶バッファに記憶された各領域情報は、切り込み補正処理部１１１に送られ、これを制御する。この際、切り込みパラメータ記憶部１１２に記憶された切り込みパラメータが参酌される。
【００２９】
切り込みパラメータ記憶部１１２には、切り込み変化量（ΔＺ）が記憶されている。荒引き、中引き、仕上げ等の各工程において、それぞれ異なる切り込み変化量を複数設定することも可能である。また、領域外と領域内とで異なる変化量をそれぞれ設定することもできる。ここで、この値を「０」に設定すると通常の加工プログラムの実行と同等となる。これらの設定値は、入力装置１１又は他に設けられている入力手段により、適宜入力することができる。
【００３０】
切り込み補正処理部１１１では、ＮＣ加工プログラム解析部１０４から出力された加工プログラムを、切り込みパラメータ記憶部１１２から出力された切り込み変化量で補正し、出力する。領域外に対する経路設定は不要であるので、切り込み補正処理部１１１では前述した領域判別部１０９による領域内外判定にしたがって、領域外の仮分配のオフセット、すなわちＺ方向の移動も行う。図２（ｄ）はこのオフセットの様子を示しており、領域外に出た直後の点Ａ２、Ｃ１、Ｅ２、Ｇ１および終点Ｉについてはオフセット点Ａ２’、Ｃ１’、Ｅ２’、Ｇ１’およびＩ’が設定される。オフセットを行ったための垂直な線、例えばＡ２Ａ２’等は境界経路と称され、これは境界経路形成部１１３により、領域境界部分で生成される。
【００３１】
次に、ショートカット経路形成部１１４で領域境界部分同士をつなぐショートカット経路を生成し、経路中に挿入する。これは図２（ｄ）に示されており、本来Ｅ２’Ｃ１’およびＧ１’Ｉ’であるが、その延長上に設けられた点Ｐを用いたＣ１’Ｐ、点Ｑを用いたＱＧ１’がショートカット経路となる。
【００３２】
続いて、加工形状を形状認識部１１５で認識し、この認識結果を用いて加減速処理部１１６で軸移動に対して適当な加減速を付加する。例えば、ショートカット経路はもとの領域外経路に比べて単純になっている場合が多く、この場合には速度を増加させることができる。
【００３３】
続いて、領域外経路を分配部１１７で分配することになるが、前述した境界経路の移動、ショートカット経路の移動はそのまま補正処理部１１８に与えられるが、領域外の経路についてはこれをショートカット経路に置き換えた分を相殺する移動量を機械座標に補正値として加える必要があり、これを作成して補正処理部１１８に出力する。図２（ｅ）における太い実線Ｅ’ＲＳＴ、Ｉ’ＵＶ、Ａ２’Ｗがこの移動相殺用補正経路に当たる。
【００３４】
この結果、領域外の移動については、分配量が補正量で相殺されるために移動はなく、ショートカット経路の移動に置き換えられる。
【００３５】
補正処理部１１８の出力は出力制御部１１９に与えられ、この出力制御部１１９は切り込み補正処理部１１１および補正処理部１１８からの指令により、送りモータ等によるＮＣ工作機の回転部又は移動部等から構成される駆動装置（図示せず）に回転数、回転角度、回転速度、移動幅、移動速度等を指示する。この駆動装置は、通常、サーボ機構を有し、複数の駆動装置により構成されており、出力制御部１１９を介して送られてきた指令信号により駆動され、ＮＣ工作機の位置決め、移動幅、移動速度又は回転速度等が制御される。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように、本発明にかかる数値制御装置によれば、領域の内外を正確に判定して領域外ではショートカット経路を設定するとともに領域外経路を座標上で相殺するような補正処理を行っているので、高速、高加速、大きな許容誤差を設定して領域外経路を分配することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる数値制御装置の構成図である。
【図２】本発明の数値制御装置による経路生成の様子を段階を追って示す説明図である。
【図３】従来提案されている領域加工を荒引き工程及び仕上げ工程においてＺ軸切り込み量を変化させるように適用した様子を示す説明図である。
【図４】領域の内外で切り込み量が変化する様子を示すグラフである。
【図５】従来の領域加工で領域外の経路移動が多いことを示す説明図である。
【符号の説明】
１１  入力装置
１２  数値制御装置
１０１  領域指定部
１０２  ＮＣ加工プログラム指定部
１０３  ＮＣ加工プログラム記憶部
１０４  ＮＣ加工プログラム解析部
１０５  表示処理部
１０６  表示部
１０７  仮分配部
１０８  領域テーブル記憶部
１０９  領域判別部
１１０  記憶バッファ
１１１  切り込み補正処理部
１１２  切り込みパラメータ記憶部
１１３  境界経路生成部
１１４  ショートカット経路生成部
１１５  形状認識部
１１６  加減速処理部
１１７  分配部
１１８  補正処理部
１１９  出力制御部
【図１】
0004489324.tif 000002
【図２】
0004489324.tif 000003
【図３】
0004489324.tif 000004
【図４】
0004489324.tif 000005
【図５】
0004489324.tif 000006