JP2012032848A

JP2012032848A - 傾斜面を加工する多軸加工機用数値制御装置

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Publication number: JP2012032848A
Application number: JP2010169053A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Otsuki; 俊明大槻; Soichiro Ide; 聡一郎井出; Osamu Hanaoka; 修花岡
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2010-07-28
Filing date: 2010-07-28
Publication date: 2012-02-16
Anticipated expiration: 2030-07-28
Also published as: CN102375432A; JP4945664B2; DE102011108282B4; DE102011108282A1; CN102375432B

Abstract

【課題】どのようなフィーチャ座標系指令に対してもフィーチャ座標系の（Ｘｆ，Ｙｆ，Ｚｆ）方向と工具座標系の（Ｘｔ，Ｙｔ，Ｚｔ）方向を平行にさせることを可能とする傾斜面を加工する多軸加工機用数値制御装置を提供すること。
【解決手段】テーブルに取付けられたワークに対して少なくともワークに対する工具位置を制御する直線軸３軸とワークに対する工具方向を制御する回転軸３軸によって前記ワークの傾斜面上で加工を行う多軸加工機を制御する数値制御装置は、指令プログラム８１を解析手段８２で解析し補間手段８３で補間し各軸のサーボ９０ｘ，９０ｙ，９０ｚ，９０ａ，９０ｂ，９０ｃを駆動し、工具に載って工具の移動と共に移動する座標系である工具座標系がワーク上の前記傾斜面を表す座標系であるフィーチャ座標系に平行となるように回転軸３軸の位置を演算し、回転軸３軸を駆動する。
【選択図】図１３

Description

本発明は、少なくとも直線軸３軸と回転軸３軸とを有する多軸加工機を制御する数値制御装置に関する。特に、テーブル上のワークにおける傾斜面を加工する場合、傾斜面における座標系であるフィーチャ座標系を指令し工具に載る座標系である工具座標系がフィーチャ座標系に平行な方向となるように回転軸を制御する数値制御装置に関する。

特許文献１には、直線軸３軸と回転軸２軸からなる５軸加工機を対象とし、ワーク上の傾斜面における加工方法が述べられている。５軸加工機には大きく分けて「工具ヘッド回転型」、「テーブル回転型」、「混合型（工具ヘッド、テーブル、両方とも回転）」の３つがある。
本発明は、５軸加工機ではなく、少なくとも直線軸３軸と回転軸３軸からなる多軸加工機を対象としている。図１〜図４は本発明の数値制御装置が制御する多軸加工機の例である。図１に示される例は回転軸３軸で工具ヘッドを回転する工具ヘッド回転型である。図２に示される例はテーブル２軸混合型（回転軸２軸でテーブルを回転し、回転軸１軸で工具ヘッドを回転）、図３に示される例は工具ヘッド２軸混合型（回転軸２軸で工具ヘッドを回転し、回転軸１軸でテーブルを回転）、図４に示される例は回転軸３軸でテーブルを回転するテーブル回転型である。
特許文献２には、第３回転軸の工具位相の制御も含めた工具先端点制御指令に対して、座標変換（傾斜面加工指令）が可能な工具位相制御用数値制御装置が開示されている。

特開２００５−３０５５７９号公報特開２００９−３０１２３２号公報

ワーク上の傾斜面加工のための指令を傾斜面加工指令と呼び、傾斜面加工指令で指令する傾斜面の座標系をフィーチャ座標系と呼ぶ。
工具移動とともに移動する座標系を工具座標系と呼ぶ。つまり、工具座標系とは、回転軸３軸がそれぞれ基準位置である時の工具のＸ，Ｙ，Ｚ移動方向を表し工具に載って工具の移動と共に移動する座標系である。
例えば図３の機械において工具ヘッド回転軸が基準位置Ａ＝Ａ０、Ｂ＝Ｂ０にある時工具方向はＺ軸方向とすると、その時の工具座標系は図５の（Ｘｔ，Ｙｔ，Ｚｔ）で表され、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸移動およびＡ，Ｂ軸移動とともに図６のように変化する。ここで、機械座標系は機械に固定された座標系である。また、例えば工具ヘッド回転軸が存在しない図４の機械においては、図７の（Ｘｔ，Ｙｔ，Ｚｔ）で示す座標系を工具座標系とする。

傾斜面加工において、次の１），２）のようにフィーチャ座標系と工具座標系との関係を保持する（平行シフトの関係にする）ことが重要である加工がある。

１）フィーチャ座標系と工具位相の関係を保持することが重要な加工
特許文献２では、ファイバプレースメント機によるファイバプレースメント加工に関する技術が記載されている。傾斜面におけるフィーチャ座標系でのＸＹ指令方向に垂直な方向にローラ方向（工具位相）を保つ必要があり、そのようにローラ方向が第３回転軸で制御されている。工具座標系とフィーチャ座標系を平行な関係にすることができれば、特許文献２のような第３回転軸の特別な制御は不要である。

ただし、本発明により工具座標系とフィーチャ座標系を平行な関係にする場合は、工具方向を制御する回転軸３軸と工具位相を制御する回転軸１軸を持つ機械を対象とする。したがって、特許文献２は、工具方向を制御する回転軸２軸とローラ方向（工具位相）を制御する第３回転軸が装備されている機械に対する技術としては有効な技術である。

２）フィーチャ座標系のＸＹ方向と工具座標系のＸＹ方向を平行にさせるのが望ましい加工
例えば図４のテーブル回転型多軸加工機で、図７のようなフィーチャ座標系（Ｘｆ，Ｙｆ）上で矩形経路を加工する場合、図７のワークと工具の位置関係のまま工具座標系（Ｘｔ，Ｙｔ）のＸ，Ｙ軸（この例では機械座標系のＸ軸、Ｙ軸と同じ）を同時動作させて加工することもできる。

しかし、図８のようにフィーチャ座標系の（Ｘｆ，Ｙｆ）方向と工具座標系のＸＹ方向を平行にさせて加工することが望ましい。このケースでは図７のようなワークと工具の位置関係で加工するとＸ，Ｙ軸の同時動作となり、Ｘ，Ｙ軸の両方にバックラッシが発生するなど、少し加工が不安定になる。図８のようにフィーチャ座標系の（Ｘｆ，Ｙｆ）方向と工具座標系の（Ｘｔ，Ｙｔ）方向を平行にさせて加工すればＸ軸のみのバックラッシ発生および１軸のみの動作となり、少し加工が安定し高精度の加工となる。この例はごく簡単な例だが、一般にＣＡＭはフィーチャ座標系の（Ｘｆ，Ｙｆ）方向と工具座標系の（Ｘｔ，Ｙｔ）方向が平行であることを想定してプログラムを作成することも多い。したがって、フィーチャ座標系の（Ｘｆ，Ｙｆ）方向と工具座標系の（Ｘｔ，Ｙｔ）方向を平行にさせて加工することが望ましい。

また、機械構造上フィーチャ座標系の（Ｘｆ，Ｙｆ，Ｚｆ）方向と工具座標系の（Ｘｔ，Ｙｔ，Ｚｔ）方向を平行にさせないと各軸のストロークを越えてしまう場合もある。５軸加工機では軸数の不足から一般にフィーチャ座標系の（Ｘｆ，Ｙｆ，Ｚｆ）方向と工具座標系の（Ｘｔ，Ｙｔ，Ｚｔ）方向を平行にさせることができなかった。そのことは、例えば特許文献１の請求項１に「Ｚ軸まわりの回転角」が発生することが述べられており、この角度分フィーチャ座標系の（Ｘｆ，Ｙｆ）方向は工具座標系の（Ｘｔ，Ｙｔ）方向から回転するため、フィーチャ座標系の（Ｘｆ，Ｙｆ）方向と工具座標系の（Ｘｔ，Ｙｔ）方向を平行にさせることができなかった。

上述したように本発明の課題は、少なくとも直線軸３軸と工具方向を制御する回転軸として３軸存在する工作機械において、どのようなフィーチャ座標系指令に対してもフィーチャ座標系の（Ｘｆ，Ｙｆ，Ｚｆ）方向と工具座標系の（Ｘｔ，Ｙｔ，Ｚｔ）方向を平行にさせることが可能となる数値制御装置を提供することである。

本願の請求項１に係る発明は、テーブルに取付けられたワークに対して少なくともワークに対する工具位置を制御する直線軸３軸とワークに対する工具方向を制御する回転軸３軸によって前記ワークの傾斜面上で加工を行う多軸加工機を制御する数値制御装置において、前記ワーク上の前記傾斜面を表す座標系であるフィーチャ座標系の指令を解析するフィーチャ座標系指令解析手段と、工具に載って工具の移動と共に移動する座標系である工具座標系が前記フィーチャ座標系に平行となるように前記回転軸３軸を動作させる指令である工具座標系制御指令を解析する工具座標系制御指令解析手段と、前記工具座標系制御指令によって、前記工具座標系が前記フィーチャ座標系に平行となるように前記回転軸３軸の位置を演算する回転軸３軸演算手段と、前記回転軸３軸を前記回転軸３軸演算手段で求めた位置へ駆動する手段を有する数値制御装置である。

請求項２に係る発明は、前記テーブルに載って前記テーブルの移動と共に移動する座標系であるテーブル座標系において、前記回転軸３軸が前記回転軸３軸演算手段で求めた位置へ移動しても工具先端点位置が保持される前記直線軸３軸の補正移動量を補間周期毎に演算する直線軸３軸演算手段と、前記直線軸３軸を前記直線軸３軸演算手段で求めた前記補正移動量分駆動する手段を有する請求項１に記載の数値制御装置である。

請求項３に係る発明は、前記多軸加工機は、前記回転軸３軸で工具ヘッドを回転する６軸加工機、前記回転軸３軸のうち回転軸２軸でテーブルを回転し他の回転軸１軸で工具ヘッドを回転する６軸加工機、前記回転軸３軸のうち回転軸２軸で工具ヘッドを回転し他の回転軸１軸でテーブルを回転する６軸加工機、または前記回転軸３軸でテーブルを回転する６軸加工機である請求項１〜３のいずれか１つに記載の数値制御装置である。

本発明により、少なくとも直線軸３軸と工具方向を制御する回転軸として３軸存在する工作機械において、どのようなフィーチャ座標系指令に対してもフィーチャ座標系の（Ｘｆ，Ｙｆ，Ｚｆ）方向と工具座標系の（Ｘｔ，Ｙｔ，Ｚｔ）方向を平行にさせることが可能となる数値制御装置を提供できる。

回転軸３軸で工具ヘッドを回転する工具ヘッド回転型の例を説明する図である。テーブル２軸混合型（回転軸２軸でテーブルを回転し、回転軸１軸で工具ヘッドを回転）の例を説明する図である。工具ヘッド２軸混合型（回転軸２軸で工具ヘッドを回転し、回転軸１軸でテーブルを回転）の例を説明する図である。回転軸３軸でテーブルを回転するテーブル回転型の例を説明する図である。図３の機械において工具座標系を説明する図である。Ｘ，Ｙ，Ｚ軸移動およびＡ，Ｂ軸移動とともに工具座標系が変化することを説明する図である。図４のテーブル回転型多軸加工機を用いてフィーチャ座標系（Ｘｆ，Ｙｆ）上で矩形経路を加工する場合を説明する図である。フィーチャ座標系の（Ｘｆ，Ｙｆ）方向と工具座標系の（Ｘｔ，Ｙｔ）方向を平行にさせて加工することが望ましいことを説明する図である。機械座標系、テーブル座標系、およびフィーチャ座標系の関係を説明する図である。傾斜面加工指令モードを指令するブロックを含む指令プログラムの例である。工具ヘッド回転から発生する補正移動量を説明する図である。テーブル回転から発生する補正移動量を説明する図である。本発明に係る数値制御装置の機能ブロック図である。フィーチャ座標系指令解析手段、工具座標系指令解析手段、回転軸３軸演算手段における処理を説明するフローチャートである。直線軸３軸演算手段の処理を説明するフローチャートである。本発明の一実施形態である傾斜面を加工する多軸加工機用数値制御装置のブロック図である。

以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
回転軸３軸を、Ａ軸、Ｂ軸、Ｃ軸とし、機械構成上の工具からテーブルへの軸順はＡ軸，Ｂ軸，Ｃ軸の順とする。テーブル回転軸が複数である場合それらは交叉する。工具ヘッド回転軸が複数ある場合もそれらは交叉するとともに工具中心軸とも交叉するとする。工具座標系原点は、工具ヘッド回転軸が複数ある場合はそれらの交叉位置、工具ヘッド回転軸が１軸の場合はその回転軸と工具中心軸との交叉位置、工具ヘッド回転軸が存在しない場合は工具軸と工具ヘッド端面の交叉位置とする。テーブル回転軸が複数ある場合テーブル回転軸交叉位置を原点（Ｐ０）とし、テーブル回転軸が１軸である場合その回転中心の適当な位置を原点（Ｐ０）とし、テーブル移動とともに移動する座標系をテーブル座標系とする。テーブル回転軸が存在しない場合（工具ヘッド回転型）は、機械座標系原点からＰ０離れた位置をテーブル座標系原点とする。

ここでは、Ａ，Ｂ，Ｃ軸の基準位置は、Ａ＝０，Ｂ＝０，Ｃ＝０度の位置とし、その時のテーブル座標系、工具座標系は機械座標系と平行であるとする。また、その時のフィーチャ座標系を（Ｘｆ，Ｙｆ，Ｚｆ）としたとき、Ｘｆ方向のテーブル座標系上の単位ベクトルをｉ（ｉｘ，ｉｙ，ｉｚ）^Tとする。同様にＺｆ方向をｋ（ｋｘ，ｋｙ，ｋｚ）^Tとする（図９参照）。ここで「^T」は転置を表すが、以降自明な場合特に記載しない。

フィーチャ座標系の指令の仕方については、特許文献１や特許文献２には、接線方向ベクトル（上記のＸｆ方向）と法線方向ベクトル（上記のＺｆ方向）で指令する方法や、オイラー角で指令する方法が記載されている。その他にも、ロール・ピッチ・ヨー角で指令する方法、投影角で指令する方法、３点位置で指令する方法、工具方向で指令する方法など様々な指令方法がある。なお、ここではＡ＝０，Ｂ＝０，Ｃ＝０度の位置を基準位置としたが、他の位置を基準位置とする場合は、上記の「Ａ＝０，Ｂ＝０，Ｃ＝０度の位置」という条件を他の基準位置とすればよい。

次に、指令プログラムについて説明する。
指令プログラムは図１０のような指令である。Ｇ６８．２は傾斜面加工指令モードを指令するＧコードであり、Ｇ６８．２ブロックのＸ＿Ｙ＿Ｚ＿でテーブル座標系上のフィーチャ座標系原点位置（図９中のＰｆ）を指令し、Ｉ＿Ｊ＿Ｋ＿でフィーチャ座標系の傾き角を指令する。これにより、フィーチャ座標系（Ｘｆ，Ｙｆ，Ｚｆ）（図９参照）が指令される。
Ｇ６８．２ブロックがフィーチャ座標系指令であり、このブロックを解析する手段がフィーチャ座標系指令解析手段である。傾き角の指令にはオイラー角、ロール・ピッチ・ヨー角など様々な指令方法がある。Ｇ５３．１がフィーチャ座標系の（Ｘｆ，Ｙｆ，Ｚｆ）方向と工具座標系の（Ｘｔ，Ｙｔ，Ｚｔ）方向を平行にさせるように回転軸を動作させる工具座標系制御指令であり、このブロックを解析する手段が工具座標系制御指令解析手段である。
Ｇ６９は傾斜面加工指令モードのキャンセルの指令である。その間にはフィーチャ座標系上で通常の直線補間や円弧補間などを指令でき、Ｘ＿Ｙ＿Ｚ＿指令はその加工指令位置を示す。

次に、演算方法を説明する。
１）回転軸の演算方法
工具座標系がフィーチャ座標系に平行となるように回転軸３軸の位置を演算することは、（ｉｘ，ｉｙ，ｉｚ）、（ｋｘ，ｋｙ，ｋｚ）とＡｔ，Ｂｔ，Ｃｔに関する数１式の方程式を解いてＡｔ，Ｂｔ，Ｃｔを得ることである。これが回転軸３軸演算手段における演算である（図１３，図１４を参照）。

Ｒａｔ，Ｒｂｔ，Ｒｃｔを積算することは、回転軸Ａ，Ｂ，Ｃ軸をＡｔ，Ｂｔ，Ｃｔだけ回転することによる工具座標系からテーブル座標系への回転変換である。したがって、数１式を解くことは、工具座標系のＸ方向（１，０，０）、Ｚ方向（０，０，１）が回転軸Ａ，Ｂ，Ｃ軸を回転することによる工具座標系からテーブル座標系への回転変換によってテーブル座標系で指令されたフィーチャ座標系のＸｆ方向（ｉｘ，ｉｙ，ｉｚ），Ｚｆ方向（ｋｘ，ｋｙ，ｋｚ）となる回転軸Ａ，Ｂ，Ｃ軸の位置Ａｔ，Ｂｔ，Ｃｔを求めることである。

これは、数２式のように解くことができる。この解き方は１例であり、他の解き方もある。

回転軸Ａ，Ｂ，Ｃ軸を求めたＡｔ，Ｂｔ，Ｃｔの位置に移動する移動指令を作成しその指令によってＡ，Ｂ，Ｃ軸を移動することにより、工具座標系がフィーチャ座標系に平行となるようにすることができる。
なお、段落「０００７」では容易な理解のために「本発明により工具座標系とフィーチャ座標系を平行な関係にする場合は、工具方向を制御する回転軸３軸と工具位相を制御する回転軸１軸を持つ機械を対象とする。」と記載したが、実際は工具位相として上記Ｘｆ方向（ｉｘ，ｉｙ，ｉｚ）がブロック毎または補間周期毎に変化するとすれば、そのＸｆ方向（およびＺｆ方向）に対して数１式，数２式を適用することによって、工具位相を制御する回転軸１軸を持たず工具方向を制御する回転軸３軸のみを持つ機械であっても、工具位相を指令された方向に制御することは可能である。

２）工具先端点保持の直線軸の演算方法
上記で求めた位置に回転軸３軸を動作させることにより、工具ヘッドまたはテーブルが回転する。この時、直線軸３軸は移動しないとすると、テーブル座標系上で工具先端点が移動する。回転軸動作によって工具先端点が移動するとワークなどに接触する危険性があり、工具先端点が移動することは望ましくない場合がある。その場合は、回転軸３軸の動作とともにテーブル座標系上で工具先端点が保持されるように直線軸３軸も補正移動を行う。

プログラム指令としては図１０におけるＧ５３．１の代わりにＧ５３．６を指令する。Ｇ５３．６は、フィーチャ座標系の（Ｘｆ，Ｙｆ，Ｚｆ）方向と工具座標系の（Ｘｔ，Ｙｔ，Ｚｔ）方向を平行にさせるように回転軸を動作させるとともに、テーブル座標系上の工具先端点位置を保持するように直線軸３軸も補正移動を行う指令でもある。これも工具座標系制御指令である。
次に、直線軸３軸の補正移動量の求め方を説明する。

２−１）工具ヘッド回転から発生する補正移動量
工具ヘッドが回転することから発生する直線軸３軸の補正移動量Ｃｍｈ（Ｃｍｈｘ，Ｃｍｈｙ，Ｃｍｈｚ）は数３式のように計算する。この計算は補間周期毎に行う。ここでは、補間周期ｔ１から補間周期ｔ２への直線軸３軸の補正移動量Ｃｍｈの計算である。これは、図１１のように工具ヘッド回転によって発生する工具先端点の移動量を反転した移動量である。

Ｔ０は基準位置Ａ＝０，Ｂ＝０，Ｃ＝０における工具長補正ベクトル（基準工具長補正ベクトル）である。
Ｔｌ１は補間周期ｔ１における回転軸位置Ａ＝Ａ１，Ｂ＝Ｂ１，Ｃ＝Ｃ１での工具長補正ベクトルであり、Ｔｌ１＝Ｒｈ１＊Ｔ０である。Ｔｌ２は補間周期ｔ２における回転軸位置Ａ＝Ａ２，Ｂ＝Ｂ２，Ｃ＝Ｃ２での工具長補正ベクトルであり、Ｔｌ２＝Ｒｈ２＊Ｔ０である。ＲｈαはＲｃα，Ｒｂα，Ｒａα（α＝１，２）のうち工具ヘッド回転に関わる回転軸の補間周期ｔα（α＝１，２）における回転軸位置によるマトリックスの積である。つまり、図１の例では、Ｒｈα＝Ｒｃα＊Ｒｂα＊Ｒａα、図２の例では、Ｒｈα＝Ｒａα、図３の例では、Ｒｈα＝Ｒｂα＊Ｒａα、図４の例では、Ｒｈαは単位マトリックスである。Ｒｃα，Ｒｂα，Ｒａα（α＝１，２）は数４式のように表される。

２−２）テーブル回転から発生する補正移動量
テーブルが回転することから発生する直線軸３軸の補正移動量Ｃｍｔ（Ｃｍｔｘ，Ｃｍｔｙ，Ｃｍｔｚ）は数５式のように計算する。この計算は補間周期毎に行う。ここでは、補間周期ｔ１から補間周期ｔ２への直線軸３軸の補正移動量Ｃｍｔの計算である。これは、図１２のようにテーブル回転に対してテーブルと工具先端点の相対位置が保持されるように工具先端点を追従させる移動量である。

ＲｔαはＲｃα，Ｒｂα，Ｒａα（α＝１，２）のうちテーブル回転に関わる回転軸の補間周期ｔαにおける回転軸位置Ａα，Ｂα，Ｃα（α＝１，２）によるマトリックスの積である。つまり、図１の例では、Ｒｔαは単位マトリックス、図２の例では、Ｒｔα＝Ｒｃα＊Ｒｂα、図３の例では、Ｒｔα＝Ｒｃα、図４の例では、Ｒｔα＝Ｒｃα＊Ｒｂα＊Ｒａαである。Ｒｔα^―1はそれらの逆マトリックスである。Ｒｃα，Ｒｂα，Ｒａα（α＝１，２）については数４式に記載している。

ＴｐはＧ５３．６指令時の工具先端点ベクトル（テーブル回転中心（＝テーブル座標系原点）から工具先端点へのテーブル座標系上のベクトル）であり、数６式のように計算される。
ＴｌはＧ５３．６指令時の機械座標系での工具長補正ベクトル、ＰｍはＧ５３．６指令時の機械座標系でのＸ，Ｙ，Ｚ軸位置、Ｐ０は機械座標系におけるテーブル座標系原点である。

Ｒｈｃは、Ｇ５３．６指令時の工具ヘッド回転に関わる回転軸位置によるマトリックスの積である。つまり、Ｇ５３．６指令時のＡ，Ｂ，Ｃ軸位置をＡｃ，Ｂｃ，Ｃｃとすると、図１の例では、Ｒｈｃ＝Ｒｃｃ＊Ｒｂｃ＊Ｒａｃ、図２の例では、Ｒｈｃ＝Ｒａｃ、図３の例では、Ｒｈｃ＝Ｒｂｃ＊Ｒａｃ、図４の例では、Ｒｈｃは単位マトリックスである。同様に、Ｒｔｃは、Ｇ５３．６指令時のテーブル回転に関わる回転軸位置によるマトリックスの積である。つまり、図１の例では、Ｒｔｃは単位マトリックス、図２の例では、Ｒｔｃ＝Ｒｃｃ＊Ｒｂｃ、図３の例では、Ｒｔｃ＝Ｒｃｃ、図４の例では、Ｒｔｃ＝Ｒｃｃ＊Ｒｂｃ＊Ｒａｃである。

Ｒａｃ，Ｒｂｃ，Ｒｃｃは数４式と同様、次の数７式のように表される。

なお、図１２は工具ヘッドとテーブルに回転軸を持った多軸加工機を模した図である。工具ヘッドに回転軸１軸、テーブルに回転軸１軸を持ちそれらの回転軸中心が平行であるイメージの図としているが、図示の便宜上そのような構成にしているものである。つまり、図１〜図４のように、一般に工具ヘッドの回転軸中心とテーブルの回転軸中心は平行ではなく、かつそれぞれ０〜３軸の回転軸を持つが、図示の便宜上、回転軸中心が紙面に垂直な工具ヘッドの回転軸１軸、テーブルの回転軸１軸のイメージでそれらを統一的かつ概念的に表している。

２−３）統合補正移動量
工具ヘッド回転とテーブル回転から発生する補正移動量を数８式のように統合する。これが、直線軸３軸演算手段による工具先端点位置を保持する直線軸３軸の補正移動量Ｃｍｃ（Ｃｍｃｘ，Ｃｍｃｙ，Ｃｍｃｚ）である。直線軸３軸は、前回補間周期をｔ１、今回補間周期をｔ２として、補間周期毎にこの補正移動量分の移動を行う。

一般に、工作機械を制御する数値制御装置は、指令プログラム８１を解析手段８２で解析し補間手段８３で補間し各軸のサーボ９０ｘ，９０ｙ，９０ｚ，９０ａ，９０ｂ，９０ｃを駆動する。本発明におけるフィーチャ座標系指令解析手段８４、工具座標系制御指令解析手段８５、回転軸３軸演算手段８６は、解析手段８２に属する。直線軸３軸演算手段８７は補間手段８３に属する（図１３参照）。

フィーチャ座標系指令解析手段８４、工具座標系制御指令解析手段８５、回転軸３軸演算手段８６のフローチャートは図１４のようになる。ステップＳＡ１００がフィーチャ座標系指令解析手段８４、ステップＳＡ１０１が工具座標系制御指令解析手段８５と回転軸３軸演算手段８６である。ステップＳＡ１００で、フィーチャ座標系指令を解析し、フィーチャ座標系（Ｘｆ，Ｙｆ，Ｚｆ）のＸｆ方向（ｉｘ，ｉｙ，ｉｚ）、Ｚｆ方向（ｋｘ，ｋｙ，ｋｚ）を得る。ステップＳＡ１０１で、工具座標系制御指令を解析し、数１式、数２式よりＡｔ，Ｂｔ，Ｃｔを得、Ａ，Ｂ，Ｃ軸のＡｔ，Ｂｔ，Ｃｔへの移動指令を作成する。

直線軸３軸演算手段８７は図１５のようになる。数３式のＴ０、および数６式のＴｐ，Ｔｌは、別途得られているとする。また、前回補間周期ｔ１でのＡ，Ｂ，Ｃ軸位置Ａ１，Ｂ１，Ｃ１は、前回補間周期での各軸位置を記憶するなどによって別途得られているとする。
ステップＳＢ１００で、今回の補間周期ｔ２でのＡ，Ｂ，Ｃ軸位置Ａ２，Ｂ２，Ｃ２を得る。ステップＳＢ１０１で、数３式により、工具ヘッド回転から発生する直線軸３軸の補正移動量Ｃｍｈを演算する。ステップＳＢ１０２で、数５式により、テーブル回転から発生する直線軸３軸の補正移動量Ｃｍｔを演算する。ステップＳＢ１０３で、数８式により、直線軸３軸の統合補正移動量Ｃｍｃを演算し、直線軸３軸の移動量とする。

図１６は、本発明の一実施形態である傾斜面を加工する多軸加工機用数値制御装置のブロック図である。多軸加工機用数値制御装置１００は、図１４，図１５に示されるフローチャートの処理を実行し、ワークの傾斜面加工を行うことができる。ＣＰＵ１１は数値制御装置を全体的に制御するプロセッサである。ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２に格納されたシステムプログラムをバス２０を介して読み出し、該システムプログラムに従って数値制御装置１００の全体を制御する。ＲＡＭ１３は一時的な計算データや表示データ及びＬＣＤ／ＭＤＩユニット７０を介してオペレータが入力した各種データが格納される。

ＳＲＡＭメモリ１４は図示しないバッテリでバックアップされ、数値制御装置１００の電源がオフされても記憶状態が保持される不揮発性メモリとして構成される。ＳＲＡＭメモリ１４中には、インタフェース１５を介して読み込まれた加工プログラムやＬＣＤ／ＭＤＩユニット７０を介して入力された加工プログラム等が記憶される。本発明を実施する加工プログラム等の各種加工プログラムはインタフェース１５やＬＣＤ／ＭＤＩユニット７０を介して入力し、ＳＲＡＭメモリ１４に格納することができる。

また、ＲＯＭ１２には、加工プログラムの作成及び編集のために必要とされる編集モードの処理や自動運転のための処理を実施するための各種システムプログラムが予め書き込まれている。傾斜面加工を行うための本発明に係るプログラムもＲＯＭ１２に格納されている。

インタフェース１５は、数値制御装置１００とアダプタ等の外部機器７２との接続を可能とするものである。外部機器７２側からは加工プログラムや各種パラメータ等が読み込まれる。また、数値制御装置１００内で編集した加工プログラムは、外部機器７２を介して外部記憶手段に記憶させることができる。

ＰＭＣ（プログラマブル・マシン・コントローラ）１６は、数値制御装置１００に内蔵されたシーケンスプログラムを用いて工作機械の補助装置（例えば、工具交換装置）にＩ／Ｏユニット１７を介して信号を出力し制御する。また、工作機械本体に配備された操作盤の各種スイッチ等の信号を受け、必要な信号処理を行った後、ＣＰＵ１１に渡す。

ＬＣＤ／ＭＤＩユニット７０はディスプレイやキーボードを備えた手動データ入力装置であり、インタフェース１８はＬＣＤ／ＭＤＩユニット７０のキーボードからの指令、データを受けてＣＰＵ１１に渡す。インタフェース１９は手動パルス発生器を備えた操作盤７１に接続されている。

各軸のサーボ制御手段３０〜３５はＣＰＵ１１からの各軸の移動指令を受けて、各軸の指令をサーボアンプ４０〜４５に出力する。サーボアンプ４０〜４５はこの指令を受けて、各軸のサーボモータ５０〜５５を駆動する。各軸のサーボモータ５０〜５５は位置検出装置（図示省略）を内蔵しており、この位置検出装置からのフィードバック信号をサーボ制御手段３０〜３５にフィードバックする。各軸のサーボ制御手段３０〜３５は、該フィードバック信号に基づいて位置と速度のフィードバック制御を行う。

８１指令プログラム
８２解析手段
８３補間手段
８４フィーチャ座標系指令解析手段
８５工具座標系制御指令解析手段
８６回転軸３軸演算手段
８７直線軸３軸演算手段
９０ｘＸ軸サーボ
９０ｙＹ軸サーボ
９０ｚＺ軸サーボ
９０ａＡ軸サーボ
９０ｂＢ軸サーボ
９０ｃＣ軸サーボ
１００多軸加工機用数値制御装置

ただし、特許文献２は、工具方向を制御する回転軸２軸とローラ方向（工具位相）を制御する第３回転軸が装備されている機械に対する技術としては有効な技術である。

請求項３に係る発明は、前記多軸加工機は、前記回転軸３軸で工具ヘッドを回転する６軸加工機、前記回転軸３軸のうち回転軸２軸でテーブルを回転し他の回転軸１軸で工具ヘッドを回転する６軸加工機、前記回転軸３軸のうち回転軸２軸で工具ヘッドを回転し他の回転軸１軸でテーブルを回転する６軸加工機、または前記回転軸３軸でテーブルを回転する６軸加工機である請求項１または２のいずれか１つに記載の数値制御装置である。

回転軸Ａ，Ｂ，Ｃ軸を求めたＡｔ，Ｂｔ，Ｃｔの位置に移動する移動指令を作成しその指令によってＡ，Ｂ，Ｃ軸を移動することにより、工具座標系がフィーチャ座標系に平行となるようにすることができる。

Claims

テーブルに取付けられたワークに対して少なくともワークに対する工具位置を制御する直線軸３軸とワークに対する工具方向を制御する回転軸３軸によって前記ワークの傾斜面上で加工を行う多軸加工機を制御する数値制御装置において、
前記ワーク上の前記傾斜面を表す座標系であるフィーチャ座標系の指令を解析するフィーチャ座標系指令解析手段と、
工具に載って工具の移動と共に移動する座標系である工具座標系が前記フィーチャ座標系に平行となるように前記回転軸３軸を動作させる指令である工具座標系制御指令を解析する工具座標系制御指令解析手段と、
前記工具座標系制御指令によって、前記工具座標系が前記フィーチャ座標系に平行となるように前記回転軸３軸の位置を演算する回転軸３軸演算手段と、
前記回転軸３軸を前記回転軸３軸演算手段で求めた位置へ駆動する手段を有する数値制御装置。
前記テーブルに載って前記テーブルの移動と共に移動する座標系であるテーブル座標系において、
前記回転軸３軸が前記回転軸３軸演算手段で求めた位置へ移動しても工具先端点位置が保持される前記直線軸３軸の補正移動量を補間周期毎に演算する直線軸３軸演算手段と、
前記直線軸３軸を前記直線軸３軸演算手段で求めた前記補正移動量分駆動する手段を有する請求項１に記載の数値制御装置。
前記多軸加工機は、前記回転軸３軸で工具ヘッドを回転する６軸加工機、前記回転軸３軸のうち回転軸２軸でテーブルを回転し他の回転軸１軸で工具ヘッドを回転する６軸加工機、前記回転軸３軸のうち回転軸２軸で工具ヘッドを回転し他の回転軸１軸でテーブルを回転する６軸加工機、または前記回転軸３軸でテーブルを回転する６軸加工機である請求項１〜３のいずれか１つに記載の数値制御装置。