JP2010039993A - Ｎｃ旋盤の制御方法及び制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単且つ効率的に工具及びワークを相対的に早送り移動させることができるＮＣ旋盤の制御装置などを提供する。
【解決手段】ＮＣ旋盤の制御装置１は、ワーク形状更新処理部１８、プログラム解析部１６によって抽出された動作指令を基に駆動制御信号を生成して送り機構部２５を制御する駆動制御部１９、抽出された動作指令を基に早送り動作指令が連続していると判断すると、まず、ワーク形状記憶部１３に格納されたワーク形状などを基にワークの角部を特定し、特定した角部から所定距離だけ離れた位置に第１点を、前記早送り動作指令に基づいた各直線経路上に一点ずつ点を設定してこれら３点を通る曲線を設定した後、連続する早送り動作指令に基づき駆動制御部１９で生成され送り機構部２５に送信される駆動制御信号を、前記設定した曲線に沿って工具が移動するような駆動制御信号に修正する工具経路変更処理部２０を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、工具及びワークを２次元平面内で相対移動させる送り機構部を備えたＮＣ旋盤の前記送り機構部をＮＣプログラムに基づいて制御するＮＣ旋盤の制御方法及び制御装置に関する。

工具及びワークを相対移動させるに当たって早送り動作指令が連続している場合に、移動経路を変更して移動させる工作機械の早送り制御装置として、従来、例えば、特開平６−１８０６０５号公報に開示されたものが知られている。

この早送り制御装置は、ＮＣプログラムをブロック毎に解析して送り機構部に関する動作指令を抽出するプログラム解析部と、プログラム解析部によって抽出された動作指令を実行するための制御信号を出力するプログラム実行制御部と、プログラム実行制御部から得られる制御信号を基に、工具及びワークを相対移動させる送り機構部の作動を制御する加減速制御部と、早送り動作指令が連続している場合、工具が一定位置まで早送りで移動すると、次ブロックに係る早送り動作の実行開始信号をプログラム実行制御部に送信する経路変更制御部などを備える。

前記経路変更制御部は、プログラム解析部によって抽出された動作指令を基に、早送り動作指令が連続しているか否かを確認し、連続していると判断した場合には、先行するブロックの動作指令に基づき早送りで移動している工具の移動位置であって加減速制御部から得られる移動位置が前記動作指令中に含まれる経路変更開始点を越えると、前記実行開始信号をプログラム実行制御部に送信し、前記プログラム実行制御部は、前記実行開始信号を経路変更制御部から受信すると、次ブロックに係る動作指令に基づいた制御信号を加減速制御部に出力し、加減速制御部により次ブロックの早送り動作を実行させる。

この早送り制御装置では、先行するブロックの動作指令に基づき早送りで移動している工具の移動位置が経路変更開始点を越えると、次ブロックに係る早送り動作が開始されるので、早送り時間の短縮が図られる。

特開平６−１８０６０５号公報

しかしながら、上記従来の早送り制御装置では、次ブロックに係る早送り動作指令を実行開始させるための経路変更開始点をオペレータがＮＣプログラム中に予め設定しておく必要があるため、以下のような問題を生じていた。

即ち、この経路変更開始点を設定するためには、オペレータは、工具の移動経路を計算して工具とワークとが干渉しないことを確認する必要があるので、ＮＣプログラムの作成が複雑，困難になり、ＮＣプログラムを効率的に作成することができなかった。また、工具の移動経路は単純に計算することができないため、安全をみて経路変更開始点を早送り動作指令の目標移動位置（終点）に近づけた位置に設定するといったことも行われており、このようにすると、目標移動位置に近づけた分だけ次ブロックに係る早送り動作指令の開始が遅くなって早送り時間を効果的に短縮することができない。

本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、簡単且つ効率的に工具及びワークを相対的に早送り移動させることができるＮＣ旋盤の制御方法及び制御装置の提供をその目的とする。

上記目的を達成するための本発明は、
工具及びワークを２次元平面内で相対移動させる送り機構部を備えたＮＣ旋盤の前記送り機構部をＮＣプログラムに基づいて制御する方法であって、
前記ＮＣプログラムをブロック毎に順次解析して前記送り機構部に関する動作指令を抽出するプログラム解析処理と、
前記抽出された動作指令を基に駆動制御信号を生成し、生成した駆動制御信号を前記送り機構部に送信してその作動を制御する駆動制御処理と、
前記抽出された動作指令であって前記駆動制御処理で実行されるブロックよりも１ブロック以上進んだブロックの動作指令を基に、直線移動に係る早送りの動作指令が連続しているか否かを確認して、連続している場合には、これらの早送り動作指令に基づいた本来の工具移動経路たる直線経路よりも前記ワーク側に接近した経路に沿って前記工具が移動するように前記駆動制御信号を修正する経路変更処理とを行うように構成されたＮＣ旋盤の制御方法において、
前記２次元平面における前記ワークの形状、前記工具に関する情報及び前記抽出された動作指令であって前記駆動制御処理で実行されるブロックよりも１ブロック以上進んだブロックの動作指令を基に、切削送りに係る動作指令を認識して加工後のワーク形状を算出し、前記ワーク形状を更新するワーク形状更新処理を更に行うように構成されてなり、
前記経路変更処理では、早送り動作指令が連続していると判断すると、まず、前記連続する早送り動作指令及び前記連続する早送り動作指令の実行直前のワーク形状を基に、前記直線経路の角部に最も近い位置にある前記ワークの角部を特定し、特定した角部から予め設定された距離だけ離れた位置に第１点を設定するとともに、前記直線経路の角部を終点とする直線経路上に第２点を、前記直線経路の角部を始点とする直線経路上に第３点をそれぞれ設定してこれら第１点，第２点及び第３点を通る曲線を設定した後、前記駆動制御処理で前記連続する早送り動作指令に基づき生成され前記送り機構部に送信される駆動制御信号を、前記直線経路の角部を終点とする早送り動作指令の始点から前記第２点までの直線、前記設定した曲線、前記第３点から前記直線経路の角部を始点とする早送り動作指令の終点までの直線に沿って前記工具及びワークが移動するような駆動制御信号に修正するようにしたことを特徴とするＮＣ旋盤の制御方法に係る。

そして、このＮＣ旋盤の制御方法は、以下のＮＣ旋盤の制御装置によってこれを好適に実施することができる。即ち、この制御装置は、
工具及びワークを２次元平面内で相対移動させる送り機構部を備えたＮＣ旋盤に設けられ、ＮＣプログラムに基づいて前記送り機構部を制御する制御装置であって、
前記ＮＣプログラムを記憶するプログラム記憶部と、
前記プログラム記憶部に格納されたＮＣプログラムをブロック毎に順次解析して前記送り機構部に関する動作指令を抽出するプログラム解析部と、
前記プログラム解析部によって抽出された動作指令を基に駆動制御信号を生成し、生成した駆動制御信号を前記送り機構部に送信してその作動を制御する駆動制御部と、
前記プログラム解析部によって抽出された動作指令であって前記駆動制御部で実行されるブロックよりも１ブロック以上進んだブロックの動作指令を基に、直線移動に係る早送りの動作指令が連続しているか否かを確認して、連続している場合には、これらの早送り動作指令に基づいた本来の工具移動経路たる直線経路よりも前記ワーク側に接近した経路に沿って前記工具が移動するように前記駆動制御信号を修正する経路変更処理部とを備えたＮＣ旋盤の制御装置において、
前記２次元平面における前記ワークの形状を記憶するワーク形状記憶部と、
前記工具に関する情報を記憶する工具情報記憶部と、
前記ワーク形状記憶部に格納されたワーク形状、工具情報記憶部に格納された工具情報及びプログラム解析部によって抽出された動作指令であって前記駆動制御部で実行されるブロックよりも１ブロック以上進んだブロックの動作指令を基に、切削送りに係る動作指令を認識して加工後のワーク形状を算出し、前記ワーク形状記憶部に格納されたワーク形状を逐次更新するワーク形状更新処理部とを更に備えてなり、
前記経路変更処理部は、早送り動作指令が連続していると判断すると、まず、前記連続する早送り動作指令及び前記ワーク形状記憶部に格納されたワーク形状を基に、前記直線経路の角部に最も近い位置にある前記ワークの角部を特定し、特定した角部から予め設定された距離だけ離れた位置に第１点を設定するとともに、前記直線経路の角部を終点とする直線経路上に第２点を、前記直線経路の角部を始点とする直線経路上に第３点をそれぞれ設定してこれら第１点，第２点及び第３点を通る曲線を設定した後、前記駆動制御部で前記連続する早送り動作指令に基づき生成され前記送り機構部に送信される駆動制御信号を、前記直線経路の角部を終点とする早送り動作指令の始点から前記第２点までの直線、前記設定した曲線、前記第３点から前記直線経路の角部を始点とする早送り動作指令の終点までの直線に沿って前記工具及びワークが移動するような駆動制御信号に修正するように構成される。

この制御装置によれば、まず、予め作成されたＮＣプログラムがプログラム記憶部に格納され、ワークの２次元形状がワーク形状記憶部に格納され、工具情報が工具情報記憶部に格納される。尚、前記工具情報としては、例えば、工具の種類（外径加工工具，内径加工工具，穴加工工具，溝加工工具など）、工具の２次元形状や寸法、工具補正量、仮想刃先点などについての情報が挙げられる。

そして、プログラム記憶部に格納されたＮＣプログラムが実行される際には、まず、このＮＣプログラムがプログラム解析部によりブロック毎に順次解析されて送り機構部に関する動作指令が抽出された後、駆動制御部により、抽出された動作指令を基に駆動制御信号が生成されて送り機構部に送信され、これにより、工具及びワークが相対移動する。

また、ワーク形状記憶部に格納されたワーク形状、工具情報記憶部に格納された工具情報及びプログラム解析部によって抽出された動作指令であって駆動制御部で実行されるブロックよりも１ブロック以上進んだブロックの動作指令を基に、ワーク形状更新処理部により、切削送りに係る動作指令が認識されて加工後のワーク形状が算出され、ワーク形状記憶部に格納されたワーク形状が逐次更新される。

また、更に、プログラム解析部によって抽出された動作指令であって駆動制御部で実行されるブロックよりも１ブロック以上進んだブロックの動作指令を基に、経路変更処理部により、直線移動に係る早送り動作指令が連続しているか否かが確認されて、連続していると判断された場合には、これらの早送り動作指令に基づいた本来の工具移動経路たる直線経路よりもワーク側に接近した経路に沿って工具が移動するように駆動制御信号が修正される。

具体的には、早送り動作指令が連続していると判断されると、まず、連続する早送り動作指令及びワーク形状記憶部に格納されたワーク形状（即ち、連続する早送り動作指令の実行直前のワーク形状）を基に、直線経路の角部に最も近い位置にあるワークの角部が特定される。ワーク角部の特定は、例えば、ワーク形状線の交点をすべて抽出してこの交点が角部であるのか隅部であるのかをそれぞれ判別した後、角部と判別されたものの中から、直線経路の角部に直線距離で最も近いワーク角部を検出することにより行うことができる。

ついで、特定された角部から所定距離だけ離れた位置に第１点が、直線経路の角部を終点とする直線経路上に第２点が、直線経路の角部を始点とする直線経路上に第３点がそれぞれ設定されてこれら第１点，第２点及び第３点を通る曲線が設定された後、連続する早送り動作指令に基づき駆動制御部で生成され送り機構部に送信される駆動制御信号が、直線経路の角部を終点とする早送り動作指令の始点から第２点までの直線、設定された曲線、第３点から直線経路の角部を始点とする早送り動作指令の終点までの直線に沿って工具及びワークが移動するような駆動制御信号に修正される。

尚、前記第１点，第２点及び第３点を設定するに当たっては、例えば、前記第１点を、前記特定した角部と前記直線経路の角部とを結ぶ直線に沿って前記所定距離だけ離れた位置に設定し、前記第２点及び第３点を、例えば、前記直線経路に接し前記第１点を通る円弧と前記直線経路との接点に設定するようにしても良い。また、前記所定距離は、例えば、パラメータで設定されたり、ＮＣプログラム中に設定され、前記直線経路の角部よりも前記ワーク側に接近した位置に第１点が設定されるような値とされる。また、前記曲線としては、何ら限定されるものではないが、例えば、５次多項式曲線、５次スプライン曲線、５次ＮＵＲＢＳ曲線で表されるものなどが挙げられ、直線は含まれないものとする。また、駆動制御信号の修正は、例えば、駆動制御部から送り機構部に送信される駆動制御信号に、経路変更処理部で生成した所定の修正信号（上記のように工具及びワークを移動させるための駆動制御信号）を加算することで行うことができる。

そして、このようにして修正された駆動制御信号により送り機構部が制御され、これにより、工具及びワークは、第１点，第２点及び第３点を通る曲線（近回り曲線）に沿って相対移動する。

斯くして、本発明に係るＮＣ旋盤の制御方法及び制御装置によれば、ワークの角部から所定距離だけ離れた位置に設定される第１点と、早送り動作指令に基づいた工具移動経路上の第２点及び第３点とを通るような近回り曲線に沿って工具及びワークが相対移動するので、オペレータは、予め工具移動経路を計算しなくても最適な所定距離を設定することが可能であり、簡単且つ短時間で前記所定距離を設定したり、可能な限りワークの角部に接近した工具移動経路となる前記所定距離を設定することができる。したがって、早送り時の近回り制御を容易且つ効率的に実施することができるとともに、効果的に早送り時間を短縮し、加工時間を短くすることができる。

尚、前記ＮＣ旋盤の制御装置は、前記プログラム記憶部に格納されたＮＣプログラムを変更，更新するプログラム変更部であって、前記経路変更処理部により早送り動作指令が連続していると判断されたブロックを、前記経路変更処理部で設定された第２点及び第３点並びに曲線を基に、前記直線経路の角部を終点とする早送り動作指令の始点から前記第２点までの直線、前記設定した曲線、前記第３点から前記直線経路の角部を始点とする早送り動作指令の終点までの直線に順次沿って前記工具及びワークが移動するような、早送り動作指令に係る一連のブロックに変更して更新するプログラム変更部を更に備えていても良い。

このようにすれば、プログラム記憶部に格納されたＮＣプログラムを用いて何回も加工を行うような場合において、１回目の加工の際に、プログラム記憶部に格納されたＮＣプログラムがプログラム変更部により変更，更新されるので、２回目以降の加工の際には、経路変更処理を行うことなく、ＮＣプログラム中の動作指令を順次実行するだけで工具を近回り曲線に沿って移動させることができる。したがって、２回目以降の加工時には、経路変更処理を行わない分だけ、当該制御装置にかかっていた負荷を大幅に軽減することができる。

また、前記経路変更処理部は、前記第１点，第２点及び第３点を通る曲線を設定するに当たり、円弧以外の曲線を設定するように構成されていても良い。工具を直線から円弧に沿って移動させると、例えば、直線部分と円弧部分との接続部で加加速度が無限に大きくなり、これによって、ＮＣ旋盤が振動したり、更には振動によってＮＣ旋盤を構成する部材が破損する恐れがあるが、上記のようにすれば、このような不都合が生じるのを防止することができる。

以上のように、本発明に係るＮＣ旋盤の制御方法及び制御装置によれば、簡単且つ効率的に工具及びワークを相対的に早送り移動させることができる。

以下、本発明の具体的な実施形態について、添付図面に基づき説明する。尚、図１は、本発明の一実施形態に係るＮＣ旋盤の制御装置などの概略構成を示したブロック図である。

図１に示すように、本例のＮＣ旋盤の制御装置（以下、単に「制御装置」と言う。）１は、プログラム記憶部１１，ワーク形状受付部１２，ワーク形状記憶部１３，工具情報記憶部１４，パラメータ記憶部１５，プログラム解析部１６，解析結果記憶部１７，ワーク形状更新処理部１８，駆動制御部１９，工具経路変更処理部２０及びプログラム変更部２１などから構成されており、例えば、図２に示すように、少なくともＸ軸−Ｚ軸平面内で工具ＴをワークＷに対して移動させる送り機構部２５を備えたＮＣ旋盤に設けられてこの送り機構部２５の作動を制御する。尚、図２は、本実施形態におけるＮＣ旋盤の工具及びワークを示した説明図であり、符号２６は、主軸に装着されワークＷを把持するチャックである。

前記プログラム記憶部１１には、予め作成されたＮＣプログラムが格納される。前記ワーク形状受付部１２は、外部から入力される、ワークＷの加工前における形状を受け付け、受け付けた形状を所定のフォーマットで前記ワーク形状記憶部１３に格納する。具体的には、ワーク形状受付部１２は、ワークＷの外径、ワークＷの内径、ワークＷの端面の、Ｚ軸方向における原点からの長さ（突出量）など、Ｘ軸−Ｚ軸平面におけるワークＷの形状を特定するのに必要な項目に関する入力データを受け付け、受け付けた形状を図３に示すようなフォーマットで記憶する。例えば、図２に示すような、円筒状をしたワークＷについて、必要なデータが入力されると、ワークＷの形状は図４に示すようなデータでワーク形状記憶部１３に記憶される。尚、図４において、−１５０の値は、ワークオフセット値と送り機構部２５の移動ストロークから計算される値である。

前記工具情報記憶部１４には、工具情報として、例えば、工具Ｔの種類（外径加工工具，内径加工工具，穴加工工具，溝加工工具など）、Ｘ軸−Ｚ軸平面における工具Ｔの２次元形状や寸法、工具補正量、仮想刃先点などに関する情報が、ＮＣ旋盤で使用される工具Ｔ毎に格納される。仮想刃先点は、例えば、図５に示すように、０〜９までの数字で設定され、外径加工工具の仮想刃先点は３、内径加工工具の仮想刃先点は２、穴加工工具の仮想刃先点は０／９、溝加工工具の仮想刃先点は３／４に設定される。尚、図５の（ａ）は仮想刃先点の位置と設定される数字との対応関係を示した図であり、（ｂ）は外径加工工具の仮想刃先点を示した図であり、（ｃ）は内径加工工具の仮想刃先点を示した図であり、（ｄ）は穴加工工具の仮想刃先点を示した図であり、（ｅ）は溝加工工具の仮想刃先点を示した図である。

前記パラメータ記憶部１５には、近回り曲線が通る点（第１点）とワークＷの角部との間のクリアランス距離に関するデータが格納される。前記プログラム解析部１６は、プログラム記憶部１１に格納されたＮＣプログラムをブロック毎に順次解析して、工具Ｔの移動位置や送り速度、工具Ｔの回転速度などに関する動作指令を抽出し、抽出した動作指令を前記解析結果記憶部１７に格納する。

前記ワーク形状更新処理部１８は、ワーク形状記憶部１３に格納されたワーク形状、工具情報記憶部１４に格納された工具情報及び解析結果記憶部１７に格納された動作指令を基に、切削送りに係る動作指令を認識して加工後のワークＷの形状を算出し、ワーク形状記憶部１３内に格納されたワークＷの形状を逐次更新する。尚、ワーク形状更新処理部１８は、図６に示すように、駆動制御部１９で実行されるブロックよりも１ブロック以上進んだブロックの動作指令を読み出すようになっている。

具体的には、ワーク形状更新処理部１８は、解析結果記憶部１７に格納された工具交換に関する動作指令からワークＷの加工に使用される工具Ｔの工具番号データを把握しており、まず、工具情報記憶部１４に工具情報が格納された工具Ｔの内、この工具番号データに対応した工具Ｔの工具情報を認識する。次に、認識した工具情報に含まれる仮想刃先点や工具Ｔの移動態様を基に工具Ｔの種類を特定した後、種類の特定された工具Ｔが切削送りで移動したときにワークＷから除去される領域を計算して加工後のワークＷの形状を求め、求めたワークＷの形状をワーク形状記憶部１３内に格納してこのワーク形状記憶部１３内のデータを更新する。尚、加工に使用される工具Ｔの種類を特定するに当たっては、仮想刃先点が３であれば、外径加工工具と、仮想刃先点が２であれば、内径加工工具と判断され、また、穴加工工具及び溝加工工具は、早送り移動の後、切削送りで移動し、この後、同じ経路を通って元の位置まで戻るので、この動きと仮想刃先点（穴加工工具は０／９、溝加工工具は３／４）から工具Ｔの種類を判別する。

ここで、加工後におけるワークＷの形状について説明すると、例えば、図４に示すようなデータで特定される形状のワークＷが図７に示すようなＮＣプログラムが実行されて加工されると、図８（ａ）に示すような形状となり、図８（ｂ）に示すようなデータでワーク形状記憶部１３に格納される。

前記駆動制御部１９は、解析結果記憶部１７に格納された動作指令を基に送り機構部２５の作動を制御して工具Ｔを移動させる。具体的には、動作指令及び送り機構部２５からフィードバックされる現在位置データなどに基づいて駆動制御信号を生成し、生成した駆動制御信号を送り機構部２５に送信してこれを制御する。また、駆動制御部１９は、実行するブロック番号を工具経路変更処理部２０に送信するようになっている。

前記工具経路変更処理部２０は、解析結果記憶部１７に格納された動作指令を基に、直線移動に係る早送りの動作指令が連続しているか否かを確認して、連続していると判断した場合には、これらの早送り動作指令に基づいた本来の工具移動経路たる直線経路よりもワークＷ側に接近した経路に沿って工具Ｔが移動するように駆動制御信号を修正する処理を行う。

具体的には、工具経路変更処理部２０は、図６に示すように、駆動制御部１９で実行されるブロックよりも１ブロック以上進んだブロックの動作指令を解析結果記憶部１７から順次読み出し、直線移動に係る早送り動作指令が連続しているか否かを確認して、連続していると判断した場合に、図９に示すような一連の処理を実行する。

ステップＳ１では、ワーク形状記憶部１３に格納されたワークＷの形状（即ち、連続する早送り動作指令が実行される際のワークＷの形状）を基にワークＷの角部を抽出する。例えば、図８に示したワークＷで工具Ｔが図１０に示すように早送りで移動するものとすると、まず、ワークＷの始点及び終点は除き、ワークＷの形状線の交点であり且つ工具Ｔの移動経路に沿った交点を抽出する。すると、交点Ａ，Ｂ，Ｃが抽出されるので、次に、この交点Ａ，Ｂ，ＣがワークＷの角部であるか否かを検証する。具体的には、交点Ａ，Ｂ，Ｃそれぞれについて、これと交差する線分の角度を計算し、始点から遠い方の線分の角度が、始点に近い方の線分の角度よりも大きい場合には角部と、小さい場合には隅部と判定する。交点Ａは、（１、９０、０．５、０、０、０）で表され、始点から遠い方の線分の角度（Ｚ軸基準）は１８０°と、始点に近い方の線分の角度（Ｚ軸基準）は９０°となるので、角部である。一方、交点Ｂは、（１、９０、−１００、０、０、０）で表され、始点から遠い方の線分の角度（Ｚ軸基準）は９０°と、始点に近い方の線分の角度（Ｚ軸基準）は１８０°となるので、隅部である。また、交点Ｃは、（１、９０、−１００、０、０、０）で表され、始点から遠い方の線分の角度（Ｚ軸基準）は１８０°と、始点に近い方の線分の角度（Ｚ軸基準）は９０°となるので、角部である。このようにしてワークＷの角部を抽出する。

この後、抽出されたワークＷの角部と前記連続する早送り動作指令とを基に、早送り動作指令に基づいた直線経路の角部に直線距離で最も近い位置にあるワークＷの角部を特定する（ステップＳ２）。図１０に示した例では、直線経路の角部に最も近いワークＷの角部として交点Ａが特定される。尚、前記ステップＳ１でワークＷの角部が１つしか抽出されなかったときには、この抽出された角部が直線経路の角部に最も近い位置にある角部として認識される。

ついで、図１１に示すように、ステップＳ２で特定されたワークＷの角部，前記連続する早送り動作指令及び前記パラメータ記憶部１５に格納されたクリアランス距離Ｃを基に、この特定した角部と直線経路Ｍ１，Ｍ２の角部とを結ぶ直線に沿ってクリアランス距離Ｃだけ離れた位置に第１点Ｐを設定しその位置（座標）を算出した後（ステップＳ３）、図１２に示すように、各直線経路Ｍ１，Ｍ２に接し、第１点Ｐを通る円弧の半径Ｒを算出する（ステップＳ４）。

次に、ステップＳ４で求めた半径Ｒの円弧と各直線経路Ｍ１，Ｍ２との接点を第２点Ｑ及び第３点Ｖとして設定しこれらの点Ｑ，Ｖと、直線経路Ｍ１，Ｍ２の角部との間の距離Ｌを算出した後（ステップＳ５）、第２点Ｑ及び第３点Ｖの位置（座標）を算出する（ステップＳ６）。

そして、ステップＳ３で求めた第１点Ｐと、ステップＳ６で求めた第２点Ｑ及び第３点Ｖとを通る、円弧以外の曲線（近回り曲線）を設定する（ステップＳ７）。尚、前記曲線には、直線は含まれず、具体例としては、例えば、５次多項式曲線、５次スプライン曲線、５次ＮＵＲＢＳ曲線で表されるものなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。

この後、駆動制御部１９から受信する実行ブロック番号が、連続する早送り動作指令の内、先行する方のブロック番号になったか否かを確認して（ステップＳ８）、なったことを確認すると、直線経路Ｍ１に係る早送り動作指令の移動開始位置から前記第２点Ｑまでの直線、前記設定した曲線、前記第３点Ｖから、直線経路Ｍ２に係る早送り動作指令の目標移動位置までの直線に沿って工具Ｔが移動するような駆動制御信号に修正するための修正信号を生成して、駆動制御部１９で連続する早送り動作指令に基づき生成され送り機構部２５に送信される駆動制御信号に加算し、当該駆動制御信号を修正して（ステップＳ９）、上記一連の処理を終了する。これにより、直線経路Ｍ１，Ｍ２の角部が、第１点，第２点及び第３点を通る曲線（近回り曲線）で接続され、直線経路Ｍ１，Ｍ２の角部において、工具Ｔはこの曲線に沿って移動する。

尚、工具経路変更処理部２０は、前記曲線に沿って工具Ｔを移動させる際の早送り速度，加速度及び加加速度が予め設定された最大早送り速度，最大加速度及び最大加加速度をそれぞれ越えないように調整された修正信号を駆動制御信号に加算するようになっており、これによって、工具Ｔは、予め設定された最大早送り速度，最大加速度及び最大加加速度をそれぞれ越えないように送り機構部２５により制御されつつ曲線に沿って移動する。

前記プログラム変更部２１は、工具経路変更処理部２０で設定された第２点及び第３点並びに曲線を基に、プログラム記憶部１１に格納されたＮＣプログラムを変更，更新する。具体的には、例えば、図１３に示すように、直線経路Ｍ１に係る早送り動作指令のブロックを、その移動開始位置から前記第２点で移動が終了する直線経路に沿って工具Ｔを移動させる早送り動作指令のブロックに変更するとともに、直線経路Ｍ２に係る早送り動作指令のブロックを、前記第３点から、直線経路Ｍ２に係る早送り動作指令の目標移動位置で移動が終了する直線経路に沿って工具Ｔを移動させる早送り動作指令のブロックに変更し、更に、これらの早送り動作指令に係るブロック間に、前記３点を通る曲線に沿って工具Ｔを移動させるための早送り動作指令に係るブロックを追加し、このようにして修正したＮＣプログラムをプログラム記憶部１１に格納，更新する。尚、図１３では、符号Ｄで示した部分が工具Ｔを曲線経路に沿って移動させるための早送り動作指令である。

以上のように構成された本例の制御装置１によれば、まず、プログラム記憶部１１内にＮＣプログラムが格納され、ワークＷの加工前における２次元形状がワーク形状受付部１２により受け付けられてワーク形状記憶部１３内に格納され、工具情報記憶部１４内に工具情報が格納される。

そして、プログラム記憶部１１に格納されたＮＣプログラムが実行される際には、まず、このＮＣプログラムがプログラム解析部１６によりブロック毎に順次解析されて送り機構部２５に関する動作指令が抽出され、解析結果記憶部１７内に格納され、この格納された動作指令を基に、駆動制御部１９により駆動制御信号が生成されて送り機構部２５が制御され、工具Ｔが移動する。

また、解析結果記憶部１７に格納された動作指令、ワーク形状記憶部１３に格納されたワーク形状、及び工具情報記憶部１４に格納された工具情報を基に、ワーク形状更新処理部１８により加工後におけるワークＷの形状が算出されてワーク形状記憶部１３内のワークＷの形状が更新される。

また、更に、工具経路変更処理部２０により、解析結果記憶部１７に格納された動作指令を基に直線移動に係る早送り動作指令が連続していると判断された場合には、これらの早送り動作指令に基づいた本来の工具移動経路よりもワークＷ側に接近した経路に沿って工具Ｔが移動するように駆動制御信号が修正され、この修正後の駆動制御信号により送り機構部２５が制御される。また、工具経路変更処理部２０の経路変更処理で設定された第２点及び第３点並びに曲線を基に、プログラム変更部２１により、プログラム記憶部１１内のＮＣプログラムが変更，更新される。

このように、本例の制御装置１によれば、ワークＷの角部から所定のクリアランス距離だけ離れた位置に設定される第１点と、早送り動作指令に基づいた直線経路上の第２点及び第３点とを通るような近回り曲線（経路）に沿って工具Ｔが移動するので、オペレータは、予め工具移動経路を計算しなくても最適なクリアランス距離を設定することが可能であり、簡単且つ短時間でクリアランス距離を設定したり、可能な限りワークの角部側に接近した工具移動経路となるクリアランス距離を設定することができる。したがって、早送り時の近回り制御を容易且つ効率的に実施することができるとともに、効果的に早送り時間を短縮し、加工時間を短くすることができる。

また、１回目の加工の際に、プログラム記憶部１１に格納されたＮＣプログラムをプログラム変更部２１により変更，更新しているので、２回目以降の加工の際には、工具経路変更処理部２０の経路変更処理を行うことなく、ＮＣプログラム中の動作指令を順次実行するだけで工具Ｔを近回り曲線に沿って移動させることができる。したがって、２回目以降の加工時には、工具経路変更処理部２０の経路変更処理を行わない分だけ、当該制御装置１にかかっていた負荷を大幅に軽減することができる。

また、工具経路変更処理部２０が、前記第１点，第２点及び第３点を通る曲線として円弧以外の曲線を設定するようにしているので、次のような効果が得られる。即ち、工具Ｔを直線から円弧に沿って移動させると、例えば、直線部分と円弧部分との接続部で加加速度が無限に大きくなり、これによって、ＮＣ旋盤が振動したり、更には振動によってＮＣ旋盤を構成する部材が破損する恐れがあるが、円弧以外の曲線を設定することで、このような不都合が生じるのを防止することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の採り得る具体的な態様は、何らこれに限定されるものではない。

上例では、クリアランス距離Ｃをパラメータ記憶部１５内に格納するようにしたが、このクリアランス距離ＣはＮＣプログラム中に設定することも可能であり、この場合には、パラメータ記憶部１５を省略することができる。また、前記工具経路変更処理部２０は、第１点Ｐの位置を設定するに当たり、早送り動作指令中に設定されたクリアランス距離Ｃを基に、特定したワークＷの角部と直線経路の角部とを結ぶ直線に沿ってクリアランス距離Ｃだけ離れた位置に第１点Ｐを設定する。また、図１１及び図１２では、直線経路Ｍ１，Ｍ２とワークＷの形状線との間の距離がそれぞれ等しい場合について、各直線経路Ｍ１，Ｍ２に接し、第１点Ｐを通る円弧の半径Ｒを算出する式や、第２点Ｑ及び第３点Ｖと直線経路Ｍ１，Ｍ２の角部との間の距離Ｌを算出する式を図示しているが、直線経路Ｍ１，Ｍ２とワークＷの形状線との間の距離がそれぞれ異なる場合であっても、適宜算出式により半径Ｒや距離Ｌを算出することが可能である。

本発明の一実施形態に係るＮＣ旋盤の制御装置などの概略構成を示したブロック図である。 本実施形態におけるＮＣ旋盤の工具及びワークを示した説明図である。 本実施形態のワーク形状記憶部に格納されるワーク形状のデータ構造を示した説明図である。 加工前におけるワーク形状のデータ構造を示した説明図である。 仮想刃先点を説明するための説明図である。 ワーク形状更新処理部及び工具経路変更処理部で読み出されるブロックと、駆動制御部で実行されるブロックとの関係を示した説明図である。 図４のワーク加工に用いるＮＣプログラム例を示した説明図である。 加工後におけるワーク形状を示した説明図である。 本実施形態の工具経路変更処理部における一連の処理を示したフローチャートである。 ワーク角部の特定について説明するための説明図である。 第１点，第２点及び第３点、クリアランス距離、第１点，第２点及び第３点を通る円弧の半径、直線経路の角部と第２点及び第３点との間の距離などを説明するための説明図である。 第１点，第２点及び第３点、クリアランス距離、第１点，第２点及び第３点を通る円弧の半径、直線経路の角部と第２点及び第３点との間の距離などを説明するための説明図である。 本実施形態のプログラム変更部によって変更されたプログラム例を示す説明図である。

符号の説明

１ ＮＣ旋盤の制御装置
１１ プログラム記憶部
１２ ワーク形状受付部
１３ ワーク形状記憶部
１４ 工具情報記憶部
１５ パラメータ記憶部
１６ プログラム解析部
１７ 解析結果記憶部
１８ ワーク形状更新処理部
１９ 駆動制御部
２０ 工具経路変更処理部
２１ プログラム変更部

Claims (5)

1. 工具及びワークを２次元平面内で相対移動させる送り機構部を備えたＮＣ旋盤の前記送り機構部をＮＣプログラムに基づいて制御する方法であって、
   前記ＮＣプログラムをブロック毎に順次解析して前記送り機構部に関する動作指令を抽出するプログラム解析処理と、
   前記抽出された動作指令を基に駆動制御信号を生成し、生成した駆動制御信号を前記送り機構部に送信してその作動を制御する駆動制御処理と、
   前記抽出された動作指令であって前記駆動制御処理で実行されるブロックよりも１ブロック以上進んだブロックの動作指令を基に、直線移動に係る早送りの動作指令が連続しているか否かを確認して、連続している場合には、これらの早送り動作指令に基づいた本来の工具移動経路たる直線経路よりも前記ワーク側に接近した経路に沿って前記工具が移動するように前記駆動制御信号を修正する経路変更処理とを行うように構成されたＮＣ旋盤の制御方法において、
   前記２次元平面における前記ワークの形状、前記工具に関する情報及び前記抽出された動作指令であって前記駆動制御処理で実行されるブロックよりも１ブロック以上進んだブロックの動作指令を基に、切削送りに係る動作指令を認識して加工後のワーク形状を算出し、前記ワーク形状を更新するワーク形状更新処理を更に行うように構成されてなり、
   前記経路変更処理では、早送り動作指令が連続していると判断すると、まず、前記連続する早送り動作指令及び前記連続する早送り動作指令の実行直前のワーク形状を基に、前記直線経路の角部に最も近い位置にある前記ワークの角部を特定し、特定した角部から予め設定された距離だけ離れた位置に第１点を設定するとともに、前記直線経路の角部を終点とする直線経路上に第２点を、前記直線経路の角部を始点とする直線経路上に第３点をそれぞれ設定してこれら第１点，第２点及び第３点を通る曲線を設定した後、前記駆動制御処理で前記連続する早送り動作指令に基づき生成され前記送り機構部に送信される駆動制御信号を、前記直線経路の角部を終点とする早送り動作指令の始点から前記第２点までの直線、前記設定した曲線、前記第３点から前記直線経路の角部を始点とする早送り動作指令の終点までの直線に沿って前記工具及びワークが移動するような駆動制御信号に修正するようにしたことを特徴とするＮＣ旋盤の制御方法。
2. 工具及びワークを２次元平面内で相対移動させる送り機構部を備えたＮＣ旋盤に設けられ、ＮＣプログラムに基づいて前記送り機構部を制御する制御装置であって、
   前記ＮＣプログラムを記憶するプログラム記憶部と、
   前記プログラム記憶部に格納されたＮＣプログラムをブロック毎に順次解析して前記送り機構部に関する動作指令を抽出するプログラム解析部と、
   前記プログラム解析部によって抽出された動作指令を基に駆動制御信号を生成し、生成した駆動制御信号を前記送り機構部に送信してその作動を制御する駆動制御部と、
   前記プログラム解析部によって抽出された動作指令であって前記駆動制御部で実行されるブロックよりも１ブロック以上進んだブロックの動作指令を基に、直線移動に係る早送りの動作指令が連続しているか否かを確認して、連続している場合には、これらの早送り動作指令に基づいた本来の工具移動経路たる直線経路よりも前記ワーク側に接近した経路に沿って前記工具が移動するように前記駆動制御信号を修正する経路変更処理部とを備えたＮＣ旋盤の制御装置において、
   前記２次元平面における前記ワークの形状を記憶するワーク形状記憶部と、
   前記工具に関する情報を記憶する工具情報記憶部と、
   前記ワーク形状記憶部に格納されたワーク形状、工具情報記憶部に格納された工具情報及びプログラム解析部によって抽出された動作指令であって前記駆動制御部で実行されるブロックよりも１ブロック以上進んだブロックの動作指令を基に、切削送りに係る動作指令を認識して加工後のワーク形状を算出し、前記ワーク形状記憶部に格納されたワーク形状を逐次更新するワーク形状更新処理部とを更に備えてなり、
   前記経路変更処理部は、早送り動作指令が連続していると判断すると、まず、前記連続する早送り動作指令及び前記ワーク形状記憶部に格納されたワーク形状を基に、前記直線経路の角部に最も近い位置にある前記ワークの角部を特定し、特定した角部から予め設定された距離だけ離れた位置に第１点を設定するとともに、前記直線経路の角部を終点とする直線経路上に第２点を、前記直線経路の角部を始点とする直線経路上に第３点をそれぞれ設定してこれら第１点，第２点及び第３点を通る曲線を設定した後、前記駆動制御部で前記連続する早送り動作指令に基づき生成され前記送り機構部に送信される駆動制御信号を、前記直線経路の角部を終点とする早送り動作指令の始点から前記第２点までの直線、前記設定した曲線、前記第３点から前記直線経路の角部を始点とする早送り動作指令の終点までの直線に沿って前記工具及びワークが移動するような駆動制御信号に修正するように構成されてなることを特徴とするＮＣ旋盤の制御装置。
3. 前記経路変更処理部は、前記第１点を、前記特定した角部と前記直線経路の角部とを結ぶ直線に沿って前記予め設定された距離だけ離れた位置に設定し、前記第２点及び第３点を、前記直線経路に接し前記第１点を通る円弧と前記直線経路との接点に設定するように構成されてなることを特徴とする請求項２記載のＮＣ旋盤の制御装置。
4. 前記プログラム記憶部に格納されたＮＣプログラムを変更，更新するプログラム変更部であって、前記経路変更処理部により早送り動作指令が連続していると判断されたブロックを、前記経路変更処理部で設定された第２点及び第３点並びに曲線を基に、前記直線経路の角部を終点とする早送り動作指令の始点から前記第２点までの直線、前記設定した曲線、前記第３点から前記直線経路の角部を始点とする早送り動作指令の終点までの直線に順次沿って前記工具及びワークが移動するような、早送り動作指令に係る一連のブロックに変更して更新するプログラム変更部を更に備えてなることを特徴とする請求項２又は３記載のＮＣ旋盤の制御装置。
5. 前記経路変更処理部は、前記第１点，第２点及び第３点を通る曲線を設定するに当たり、円弧以外の曲線を設定するように構成されてなることを特徴とする請求項２乃至４記載のいずれかのＮＣ旋盤の制御装置。

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