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WO2013179366A1 - 数値制御装置 - Google Patents

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Publication number
WO2013179366A1
WO2013179366A1 PCT/JP2012/063615 JP2012063615W WO2013179366A1 WO 2013179366 A1 WO2013179366 A1 WO 2013179366A1 JP 2012063615 W JP2012063615 W JP 2012063615W WO 2013179366 A1 WO2013179366 A1 WO 2013179366A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
axis
speed
virtual
command
machining
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2012/063615
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
浩司 寺田
正一 嵯峨崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2012545003A priority Critical patent/JP5159997B1/ja
Priority to DE201211000332 priority patent/DE112012000332B4/de
Priority to US13/821,904 priority patent/US9304503B2/en
Priority to PCT/JP2012/063615 priority patent/WO2013179366A1/ja
Priority to CN201280003015.2A priority patent/CN103562808B/zh
Priority to TW101143210A priority patent/TW201348905A/zh
Publication of WO2013179366A1 publication Critical patent/WO2013179366A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/182—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by the machine tool function, e.g. thread cutting, cam making, tool direction control
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/49—Nc machine tool, till multiple
    • G05B2219/49118—Machine end face, control C-axis and X-axis

Definitions

  • the present invention relates to a numerical control device.
  • the C-axis for gripping the workpiece and controlling the rotation angle the C-axis for gripping the workpiece and controlling the rotation angle
  • the X-axis for controlling the position so that the turret contacts and separates from the C-axis
  • the axial direction of the C-axis There is a configuration (first type lathe) having a Z-axis for moving a workpiece and a Y-axis for machining a plane perpendicular to the X-axis. It also has a turret axis (H axis) that does not have an actual Y axis but can control the angle with respect to the C axis, and controls the rotation angle of the H axis and the distance between the C axis and the H axis.
  • H axis turret axis
  • second type lathe performs machining in the Y-axis direction by synchronous and cooperative control of the X-axis position.
  • a plane process in the Y-axis direction can be accurately performed on the circumferential surface of the workpiece.
  • the first type of lathe when fast-forwarding the Y-axis, basically, if a fast-forward command (G0) is given to the Y-axis, it is as commanded by the Y-axis alone Operates at the G0 speed.
  • G0 fast-forward command
  • Patent Document 1 in a numerical control device for a machining head having an X-axis, a Y-axis, a Z-axis and a C-axis that is a rotation axis, and an A-axis that are three orthogonal straight axes, the X-axis, Y-axis,
  • the actual movement amount of X, Y, Z that is, the movement amount of the root is calculated from the movement amount of the Z axis, that is, the tip movement amount of the machining head, and the calculated movement amount of the root is calculated as the X, Y, Z drive motor. Is output.
  • the NC program is analyzed to extract the tip movement amount for each block, and based on this, the tip movement amount per unit time is calculated, and this is used as the root movement amount per unit time.
  • the execution speed is compared with the maximum speed, the clamp rate is calculated when the maximum speed is exceeded, and the command speed is multiplied by the clamp rate. Clamp the speed with to recalculate the tip travel per unit time.
  • the effective speed exceeds the maximum speed of the machine due to the difference between the tip speed and the root speed of the machining head, the effective speed is automatically reduced to the maximum speed. The effective speed should not exceed the maximum speed.
  • Patent Document 1 is a technique related to a first type of lathe having a Y-axis, and Patent Document 1 has no description about a second type of lathe.
  • the Y axis does not exist, and the Y axis movement is realized by combining the C axis, H axis, and X axis operations.
  • the C-axis, H-axis, and X-axis inevitably move simultaneously. Therefore, the situation is different from the case of the first type of lathe, and even if the deviation between the tip speed of the machining head and the base speed can be ignored, the C-axis speed may exceed the clamp speed. .
  • the virtual Y-axis movement is performed at a constant speed when the virtual Y-axis movement such as the return operation after the D-cut processing is performed according to the virtual Y-axis fast-forward command (G0).
  • G0 virtual Y-axis fast-forward command
  • the clamp rate is set so that the C-axis speed is equal to or less than the clamp speed in the C-axis rotation angle range.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain a numerical control device that can reduce the cycle time of machining by a machine tool that does not have a Y-axis.
  • a numerical control device includes an X axis that moves a turret to which a tool is attached, an H axis that rotates the turret, and a workpiece.
  • a numerical control device for controlling a machine tool having a C axis to be rotated and having no Y axis orthogonal to the X axis, wherein an XY axis movement command in a machining program is expressed as an XHC coordinate
  • An analysis means for analyzing a virtual Y-axis fast-forward command in a virtual Y-axis interpolation mode in which an X-axis, an H-axis, and a C-axis are driven in conjunction by interpolating an analysis result of the converted command, C-axis interpolation processing means for interpolating a C-axis angle according to the analyzed virtual Y-axis fast-forward command, and X-axis interpolation processing means for interpolating the X-axis position based on the interpolated C-axis angle.
  • the numerical control device includes a C-axis speed. To rotate the C-axis while maintaining the constant speed, so that the virtual Y-axis is moved in a substantially straight line, and
  • the speed of the C axis in the block in which the virtual Y-axis movement is fast-forwarded can be maintained at a high speed as a whole, and the virtual Y-axis fast-forward can be executed at high speed. Can be shortened effectively. Thereby, the cycle time of the process by the machine tool which does not have a Y-axis can be reduced.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a machine tool according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the numerical controller according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the operation of each axis during the D cut of the numerical controller according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of specifications of the D cut in the first embodiment.
  • FIG. 5 is a relationship diagram of the C, H, and X axes at the time of D cut in the first embodiment.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a D-cut processing procedure in the first embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram showing a D-cut processing procedure in the first embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration of the numerical control device according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating the operation of each axis during the D cut of the numerical control device according to the second embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating Comparative Example 1.
  • Embodiment 1 FIG. A numerical control apparatus 1 according to the first embodiment will be described.
  • the numerical control device 1 is a numerically controlled lathe that controls the machine tool MT by numerical control (Numerical Control, which may be abbreviated as NC hereinafter), and processes the workpiece WK by controlling the machine tool MT.
  • the numerical control device 1 performs a so-called D-cut process on a cylindrical workpiece WK, for example, by cutting a part of a circular cross-section linearly along the Y-axis so as to be a letter D in a cross-sectional view.
  • the numerical control apparatus 1 replaces the Y axis that is necessary for the machining of the linear portion with the X axis and the C axis instead of the actual Y axis. And virtually using the H axis.
  • FIGS. 1A and 1B are a perspective view and a front view showing a main part and a coordinate system of the machine tool MT, respectively.
  • the machine tool MT has a turret TR and a work WK.
  • the machine tool MT has an X axis, a Z axis, an H axis, and a C axis.
  • the X axis is a movement axis for moving the turret TR, and for example, moves the H axis so as to be close to and away from the C axis.
  • the Z axis is a movement axis that moves, for example, a cylindrical workpiece WK in the direction of the central axis, and is orthogonal to the X axis.
  • the H axis is a rotation axis that turns the tool by rotating.
  • the C axis is a rotation axis that rotates, for example, a cylindrical workpiece WK in the circumferential direction.
  • the machine tool MT does not have a Y axis. That is, the Y axis is a non-existent axis, but is a virtual movement axis used in the virtual Y axis interpolation mode in the machining program created by the user, and is orthogonal to the X axis and the Z axis.
  • the XY axis movement command in the machining program is converted into a command in the XHC coordinate system, and the analysis result of the converted command is interpolated to interpolate the X, H, and C axes.
  • FIG. 7A shows a case in which the machine tool MT having the configuration shown in FIG. 1 is used to perform D-cut machining of the workpiece WK according to the D-cut machining command (G1), and the return path is returned by the fast-forward command (G0). This shows the processing procedure.
  • steps (1) to (4) D-cut machining is performed, and in steps (5) to (8), the tool is moved back to the original position by rapid traverse.
  • the cutting direction and the return direction of the D-cut processing are a series of steps, and it is sufficient that they are opposite to each other. Cutting may be started from either the left or right (or +-).
  • the user creates, for example, a machining program shown in FIG. 7B in order to realize the machining procedures (1) to (8) shown in FIG.
  • the X-axis and Y-axis coordinate positions are designated and a required machining program is executed. create.
  • the user can change the XY coordinates, for example, assuming the state of step (2) in FIG. 7, that is, the state where the tool direction coincides with the virtual plane X-axis. Create a machining program by specifying.
  • the virtual Y-axis speed Vy1 shown in FIG. 10A is changed to the real-axis speed, that is, the C-axis speed Vc1, the H-axis speed, and the X-axis speed shown in FIGS. 10B and 10C. Converted to Vx1.
  • the maximum value of the C-axis speed Vc1 is the highest.
  • the clamp rate is calculated so as to be equal to or less than the speed (clamp speed) Vcmax, and the speed clamp is performed by multiplying the clamp rate by the Y-axis movement command.
  • the speed of the virtual Y-axis movement is automatically recalculated, and the entire C-axis rotation angle range ⁇ 1 to ⁇ 5 is corrected downward to the speed Vy2 indicated by the broken line in FIG.
  • the C-axis speed Vc2, the H-axis speed, and the X-axis speed Vx2 obtained by converting the virtual Y-axis speed Vy2 shown in FIG. 10A are also shown by broken lines in FIGS. 10B and 10C. As shown, the entire C-axis rotation angle range ⁇ 1 to ⁇ 5 is corrected downward.
  • the C-axis speed in the block being executed becomes lower overall, so the execution time of the block being executed becomes longer.
  • the timing at which the end point angle ⁇ 5 of the rotation angle range ⁇ 1 to ⁇ 5 of the C axis becomes t52 after t51 is equal to the integral value (total rotation amount) of the C-axis speed Vc1 before clamping from timing t0 to t51. Since it is controlled, the execution time of the block being executed becomes longer by ⁇ T2 than before the speed clamping. As a result, the cycle time of machining by the machine tool MT not having the Y axis tends to be long, and the productivity of machining by the numerical controller may be reduced.
  • the total rotation is performed by selectively smoothing the C axis speed Vc1 in the region PT3. It is necessary to increase the amount by Wc3. For this reason, the timing at which the end angle ⁇ 5 of the C-axis rotation angle range ⁇ 1 to ⁇ 5 reaches t53 is t53 after t51, so that the execution time of the block being executed is longer by ⁇ T3 than before the speed clamping. turn into. As a result, the cycle time of machining by the machine tool MT not having the Y axis tends to be long, and the productivity of machining by the numerical controller may be reduced.
  • the numerical controller 1 does not start the virtual Y-axis movement at the constant speed Vy1 but starts the rotation of the C-axis (real axis) at the constant speed Vc. Control is performed starting from execution.
  • FIGS. 3A to 3C show an operation example of each axis when a rapid feed is commanded to the virtual Y axis during the virtual Y axis interpolation mode, for example.
  • the Y-axis trajectory is determined by the rotation of the C-axis, the rotation of the H-axis, and the position displacement of the X-axis, but the H-axis and the C-axis are controlled by equal rotation angles. Therefore, here, the explanation will be made around the C axis that directly rotates the workpiece machining surface.
  • FIGS. 3A to 3C the operations of the respective axes before clamping in Comparative Examples 1 and 2 are indicated by broken lines for comparison.
  • the numerical control apparatus 1 rotates the entire range ⁇ 1 to ⁇ 5 of the C-axis rotation angle at a constant speed Vc, that is, the maximum speed Vcmax, and accordingly increases the X-axis speed Vx. .
  • Vc constant speed
  • Vcmax maximum speed
  • Vx X-axis speed
  • the virtual Y-axis speed Vy which is a combination of the C-axis speed Vc and the X-axis speed Vx, becomes a concave curve as shown by the solid line in FIG. Therefore, the virtual Y-axis speed Vy is a rapid feed without actual machining as shown in FIG. 3 (d), although the speeds on both ends of the C-axis rotation angle range ⁇ 1 to ⁇ 5 exceed the command speed fy. Since it is not an existing shaft, mechanical problems are unlikely to occur.
  • the C-axis speed in the block being executed can be maintained at the maximum speed Vcmax as a whole, and the virtual Y-axis fast-forward can be executed at high speed, so that the execution time of the block being executed can be effectively shortened.
  • the timing at which the end point angle ⁇ 5 of the rotation angle range ⁇ 1 to ⁇ 5 of the C axis is t5 before t51. That is, the integrated value (total rotation amount) of the C-axis speed Vc from timing t0 to t5 is the integrated value (total rotation amount) of the C-axis speed Vc1 before clamping in comparative examples 1 and 2 from timing t0 to t51.
  • the execution time of the block being executed can be shortened by ⁇ T compared to before performing speed clamping in Comparative Examples 1 and 2. Thereby, the cycle time of the process by the machine tool MT which does not have a Y-axis can be reduced efficiently, and the productivity of the process by the numerical controller can be improved.
  • FIG. 4 shows details of the coordinate system and specifications of the Y-axis, C-axis, H-axis, and X-axis.
  • FIG. 4A shows the positional relationship at the start of the D-cut processing
  • FIG. 4B shows the detailed positional relationship at the intermediate position of the D-cut processing.
  • R is the distance from the center of rotation of the turret shaft to the tool mounting seat
  • T is the tool length
  • u is the amount of eccentricity of the machining surface from the workpiece center.
  • the tool length correction and the tool radius correction are performed to obtain the tool center position p1 at the start of machining, and the corresponding C axis and H axis And the distance from the C-axis center to the H-axis center are calculated, and each axis moves to the machining start position.
  • the tool center position p2 at the end of machining is obtained, and a line connecting the tool center position p1 and the tool center position p2 is linearly interpolated on the virtual XY plane. .
  • the interpolation data is finally converted into actual axis positions of the X axis and the H axis (rotating axis) and output to the servo control unit of each axis to drive the servo motor.
  • C-axis rotation, H-axis rotation, and position control of the H-axis in the C-axis direction that is, movement of the X-axis
  • FIGS. 5A to 5C are diagrams showing the relationship among the C-axis, H-axis, and X-axis at the time of D-cut by virtual Y-axis control.
  • H-axis inclination (h) tan ⁇ 1 ⁇ r * sin ⁇ t / (R + T + u) ⁇ Equation 1
  • the X-axis displacement (x) is obtained based on (R + T + u) / (cos (h)).
  • the H-axis rotates between + 6 ° and ⁇ 6 °, the displacement shown in FIG. A simple curve.
  • the speed is negative when the tool moves toward the center of the C-axis (first half) and is positive when the tool moves away (second half) as shown by the broken line in FIG.
  • C axis angle / C axis G0FdT m (the remainder is rounded up) is calculated and set in the control counter CTc.
  • the C axis G0FdT is integrated (for dx calculation).
  • fx (R + T) ⁇ (cos ⁇ t ⁇ cos ⁇ t + 1) that is the dx value of dx / dt is calculated ... cos ⁇ t is the previous value, and the current value cos ⁇ t + 1 is calculated to calculate the difference.
  • the position of each axis for each control unit time is calculated by the following mathematical formulas 2 to 4.
  • the speed is a value obtained by dividing the position difference from the previous time for each control unit time by the control unit time.
  • ⁇ ⁇ F ⁇ T Equation 2
  • x (R + T) ⁇ cos ⁇ —Equation 3
  • y (R + T) ⁇ tan ⁇ .
  • F ⁇ T is, for example, the rotation angle per control unit time during fast-forwarding.
  • FIG. 2 is a configuration example of the numerical control apparatus 1 according to the first embodiment
  • FIG. 6 is an example of a flowchart illustrating a procedure for controlling various processes using this configuration.
  • the control content shown here is not executed every control unit time but is expressed as a function.
  • the numerical control device 1 includes the following components as shown in FIG.
  • the input operation unit 2 has, for example, a keyboard and receives instructions from the user via the keyboard.
  • the input control unit 3 is an interface for taking in an input signal from the input operation unit 2.
  • the memory 4 stores various information.
  • the memory 4 includes a parameter storage area 5 for storing parameters necessary for various controls, a machining program storage area 6 for storing a machining program for machining a workpiece, and each control means during control of the numerical controller 1.
  • the screen processing unit 9 is an interface for displaying screen display data on the display unit 10.
  • the analysis processing unit 11 analyzes the machining program.
  • the analysis processing unit 11 includes, for example, a virtual Y-axis command processing unit 12, a D-cut command processing unit 13, and a virtual Y-axis fast-forward command processing unit (analysis unit) 16.
  • the virtual Y axis command processing means 12 analyzes the virtual Y axis interpolation mode command (for example, “M111” and “M101” shown in FIG. 7B).
  • the D cut command processing means 13 analyzes the D cut processing command (for example, “G01 Y-50 F1000” shown in FIG. 7B).
  • the virtual Y-axis fast-forward command processing means 16 analyzes a virtual Y-axis fast-forward command (for example, “G00 Y50” shown in FIG. 7B).
  • Interpolation processing unit 14 calculates the movement amount per control unit time of each control axis based on the control mode.
  • the interpolation processing unit 14 includes, for example, a virtual Y-axis interpolation processing unit 15, a C-axis G0 interpolation processing unit (C-axis interpolation processing unit) 17, and a C-axis constant speed X-axis interpolation processing unit (X-axis interpolation processing unit) 18.
  • the virtual Y-axis interpolation processing means 15 interpolates the Y-axis position according to the virtual Y-axis movement command.
  • the C-axis G0 interpolation processing means 17 interpolates the C-axis angle in response to the analyzed virtual Y-axis fast-forward command.
  • the C-axis constant speed X-axis interpolation processing means 18 interpolates the X-axis position based on the C-axis angle interpolated by the C-axis G0 interpolation processing means 17.
  • the X-axis interpolation processing means 18 at the C-axis constant speed for example, rotates the C-axis while maintaining the C-axis speed at a constant speed, so that the virtual Y-axis moves in a substantially straight line. Interpolate the position. Details of these interpolation processes will be described later.
  • the virtual Y-axis control processing unit 20 includes an X / Y plane calculation unit 21, an X / Y ⁇ X / C coordinate conversion unit 22, and a D-cut Y-axis fast-forward control unit 26.
  • the D-cut Y-axis fast-forward control means 26 includes a C-axis division number calculation means 23, a C-axis division position corresponding X-axis calculation means 24, and an X-axis movement amount calculation means 25.
  • the axis data input / output unit 27 uses the movement data of each control axis output from the interpolation processing unit 14 via the virtual Y-axis control processing unit 20 as the X-axis servo control unit 31, the H-axis servo control unit 32, and the C-axis servo. It outputs to the control part 33, converts into motor drive electric power, and drives each X, H, C-axis servomotor 41,42,43. Also, feedback data from the encoders of the servo motors of the respective axes is taken into the memory 4 from the respective axis servo control units 31, 32, 33 via the axis data input / output unit 27 and the virtual Y axis control processing unit 20.
  • the operator operates the input operation unit 2 in accordance with information such as guidance displayed on the display unit 10, and sets or selects information necessary for the machining operation as a parameter prior to machining.
  • a machining program is input to the machining program storage area 6 of the memory 4 from an input device (not shown), or a desired machining program is selected from a plurality of machining programs and input to the machining program storage area 6 to perform machining operations. Prepare for.
  • the numerical control device 1 When the machining operation is ready, the numerical control device 1 is activated to sequentially read the machining program and analyze and execute the machining program.
  • the analysis processing unit 11 analyzes a program block (that is, each line of the machining program) read from the machining program storage area 6. For example, when “N104 M111” (N is a sequence number, for example, M111 is a virtual Y-axis interpolation mode command) in the machining program shown in FIG.
  • the axis command processing means 12 is operated, and the virtual Y axis interpolation processing means 15 is operated every time the Y axis command is read until the virtual Y axis interpolation cancel command, for example, M101 is read.
  • the D-cut command processing means 13 operates, and the X / Y plane calculation means 21 develops the program command values into X and Y axis coordinate values including tool correction. To do.
  • the X and Y axis coordinate values are coordinate-converted by the X / Y ⁇ X / C coordinate conversion means 22 into the C axis rotation angle and the X axis position corresponding to the X and Y command values. Further, the converted C-axis rotation angle and X-axis position are converted into a movement amount per control unit time by the virtual Y-axis interpolation processing means 15 and output to each servo control unit via the axis data input / output unit 27. Then, each servo motor is driven to perform desired processing.
  • the virtual Y-axis fast-forward command processing means 16 operates when a fast-forward is commanded to the Y-axis during the virtual Y-axis interpolation mode and during the D-cut program, and in the same way as a normal D-cut, virtual Y-axis interpolation processing means 15. Operate the X / Y plane calculation means 21 and the X / Y ⁇ X / C coordinate conversion means 22 to convert the coordinates to the X axis C axis, and set the C axis priority control mode to the X axis C axis coordinate data (rotation angle). ) Is input to the C-axis G0 interpolation processing means 17.
  • the virtual Y-axis fast-forward command processing means 16 operates the C-axis division number calculating means 23 in the Y-axis fast-forward control means 26 at the time of D cut, and the converted C-axis rotation angle data is converted into a predetermined constant speed (for example, G0 speed). ) Is divided by the rotation angle per control unit time ( ⁇ dT), and the number of C-axis divisions (the remainder is rounded up) is obtained and stored.
  • the predetermined constant speed is set in advance in the C-axis division number calculating means 23, for example.
  • the C-axis G0 interpolation processing means 17 sequentially adds ⁇ dT by the number of divisions for each control unit time to the C-axis current position (angle), and outputs ⁇ dT to the axis data input / output unit 27. However, the remaining angle is used only the last time.
  • the C-axis constant speed X-axis interpolation processing means 18 operates the C-axis division position corresponding X-axis calculation means 24 to calculate the X-axis position corresponding to the C-axis division position that changes every time dT.
  • the C-axis constant velocity X-axis interpolation processing means 18 calculates the X-axis position by a predetermined conversion formula so that the locus of the virtual Y-axis becomes a straight line.
  • the X-axis movement amount calculation means 25 calculates a movement amount per control unit time (referred to as FdT) from the difference between the X-axis position obtained this time and the previous X-axis position, and outputs it to the axis data input / output unit 27. To do.
  • the H-axis is controlled with the same command value as the C-axis, the bottom surface of the tool is always perpendicular to the Y-axis surface of the workpiece WK gripped by the C-axis.
  • the H axis is rotated and the position of the tool is correctly controlled with respect to the workpiece WK.
  • FIG. 6 shows the processing contents of the virtual Y-axis fast-forward command (G0) at the time of D-cut machining during virtual Y-axis control in the NC device having the configuration of FIG.
  • the H axis uses the calculation result of the C axis, the description of the H axis is omitted.
  • Step 1 the machining program is read, and a virtual Y-axis interpolation command (M111 in this example) and a virtual Y-axis interpolation cancel command (M101 in this example) are read.
  • Step 2 the virtual Y axis interpolation mode flag is set according to the virtual Y axis interpolation command, or the virtual Y axis interpolation mode flag is reset according to the virtual Y axis interpolation cancel command.
  • the instruction to be processed is processed. Also, command positions for the X and Y axes are calculated.
  • Step 3 the X-axis and Y-axis coordinate positions obtained by performing tool correction on the X-axis and Y-axis command positions are calculated, and the C-axis angle and X-axis corresponding to the X-axis and Y-axis coordinate positions are calculated. Calculate the position.
  • Step 4 the C-axis angle corresponding to the Y-axis G0 movement command value is divided by the movement amount (rotation angle) per control unit time corresponding to the C-axis G0 speed or another set speed, for example, ⁇ 0dT, and distributed in the C-axis.
  • the number of times is calculated (the remainder is rounded up) and set in the C-axis distribution counter CTc (the same as the control counter CTc) in the memory 4.
  • Step 5 it is checked whether or not the content of the C-axis distribution counter CTc is “0”, and it is determined whether or not there is no data for the first time or distribution of the C-axis is completed. If the content is 0 (“Yes” in Step 5), since the distribution is completed, the process is unnecessary and the process ends. If the content is not 0 (“No” in Step 5), the process proceeds to Step 6.
  • Step 6 it is checked whether or not the content of the C-axis distribution counter CTc is “1”. This is to determine whether or not the distribution process is the last time that is a separate process. If the content is not 1 (“No” in Step 6), since it is not the final round, the process proceeds to the next Step 7, and if the content is “1” (“Yes” in Step 6), the process is a remaining distance process. Proceed to Step 10.
  • Step 7 to Step 9 are processes for outputting distribution data for the number of times that the C-axis is previously calculated at a constant speed with respect to the Y-axis G0 command.
  • Step 7 assuming that the C-axis is driven to rotate at, for example, the G0 speed, ⁇ 0 dT corresponding to the G0 speed is set in the output register. Further, ⁇ 0 dT to be output is added to the C-axis current position (angle), and the position information is updated. Further, the X-axis position corresponding to the updated C-axis angle is calculated, and the difference from the previous X-axis position is set in the output register as the movement amount FdT per control unit time of the X-axis.
  • Step 8 the movement amounts ⁇ 0 dT and FdT per control unit time between the C axis and the X axis set in the output register in Step 7 are output to the axis data input / output unit 27. Also, the C-axis distribution counter CTc is decremented.
  • Step 9 it is checked whether or not the content of the C-axis distribution counter CTc is “1”. If the content is not “1” (“No” in Step 9), the C-axis distribution control still remains (excluding the final round), so the process returns to Step 7, and the next control unit time distribution is performed in Step 7 and Step 8. Perform processing. If the content is “1” (“Yes” in Step 9), the process proceeds to Step 10 in order to perform the final process.
  • Step 10 the distribution angle is processed in the same manner as in Step 7, but since this is the final processing here, the remaining distance (angle) that is a fraction with respect to the command angle is output. Similarly, for the X axis, FdT up to a position corresponding to the command angle of the C axis is calculated.
  • the movement amount ⁇ 1dT (remaining angle) per control unit time between the C axis and the X axis set in the output register at Step 10 and the FdT are output to the axis data input / output unit 27. Also, the C-axis distribution counter CTc is decremented.
  • the virtual Y-axis fast-forward command (G0) in the virtual Y-axis control D-cut program rotates the C-axis at G0 or a constant speed corresponding thereto, so that it is not affected by the speed clamp or the like. It is executed in the shortest time.
  • the H-axis is controlled using the command value calculated for the C-axis and operates in the same manner, so the description is omitted.
  • the virtual Y-axis fast-forward command processing means 16 analyzes the virtual Y-axis fast-forward command given to the Y-axis during the D-cut mode using the virtual Y-axis. Then, the C-axis G0 interpolation processing means 17 interpolates the C-axis angle in response to the analyzed virtual Y-axis fast-forward command. For example, the C-axis G0 interpolation processing unit 17 performs interpolation at a constant speed Vc (see FIG. 3B) where the speed clamp is not activated.
  • the C-axis constant speed X-axis interpolation processing means 18 interpolates the X-axis position based on the C-axis angle interpolated by the C-axis G0 interpolation processing means 17. For example, the C-axis constant speed X-axis interpolation processing means 18 calculates the X-coordinate value corresponding to each interpolation position (angle) of the C-axis so that the control point is located on the Y-axis path. Interpolate the position. Then, the numerical control device 1 outputs the calculation results of the movement amounts of these axes to the X-axis, C-axis, H-axis, and Z-axis servo control units 31 to 33, so that the speed of the C-axis is increased.
  • the C-axis While maintaining the constant speed, the C-axis is rotated, and the X-axis position is controlled so that the virtual Y-axis moves in a substantially straight line (see FIGS. 3B to 3D).
  • the C-axis speed in the block that performs virtual Y-axis movement such as return operation after D-cut machining by fast-forwarding can be maintained at high speed as a whole, and virtual Y-axis fast-forwarding can be executed at high speed.
  • the execution time of the block inside can be shortened effectively. Thereby, the cycle time of the process by the machine tool MT which does not have a Y-axis can be reduced efficiently, and the productivity of the process by the numerical controller can be improved.
  • the numerical controller 1 rotates the C axis while maintaining the C axis speed at the maximum speed Vcmax (G0 speed) within the allowable speed range of the C axis, and the virtual Y axis is substantially linear.
  • the X-axis position is controlled so as to move with.
  • the virtual Y-axis fast-forward can be executed at a very high speed.
  • C-axis interpolation is performed based on the number of distributions based on, for example, FdT ( ⁇ 0dT) as a constant value corresponding to the C0 G0 speed and the content of the C-axis distribution counter CTc.
  • FdT ⁇ 0dT
  • it may be performed by a method of calculating and outputting the movement amount FdT per control unit time from the speed command value including the remaining distance (angle) and G0 each time.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration of the numerical controller 1 i according to the second embodiment. Below, it demonstrates focusing on a different part from Embodiment 1.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration of the numerical controller 1 i according to the second embodiment. Below, it demonstrates focusing on a different part from Embodiment 1.
  • a predetermined constant speed at which the C-axis speed should be maintained is set in advance in the numerical control device 1 (for example, in the C-axis division number calculating means 23). Then, a constant speed at which the C-axis speed should be maintained can be selected from the allowable speed range of the C-axis.
  • the virtual Y-axis control processing unit 20i of the numerical controller 1i further includes a selection unit 28i as shown in FIG.
  • the selection means 28i selects one speed from the allowable speed range of the C axis.
  • a plurality of discrete velocities Vc, Vc ′, Vc ′′ as shown in FIG. 9B are prepared in the form of a table or the like, and the selecting means 28i selects the plurality of velocities Vc, Vc ′, Vc.
  • One speed may be selected from "".
  • Each of the plurality of speeds Vc, Vc ′, Vc ′′ is, for example, as shown in FIGS. 9 (a) to 9 (d), compared to the case where the C axis speed Vc1 before clamping in Comparative Examples 1 and 2 is executed.
  • the speed Vc is, for example, the same value as that of the first embodiment, and is, for example, the maximum speed Vcmax (G0 speed).
  • the speed Vc is selected when importance is attached to the speed, and for example, the speed Vc ′′ is selected when importance is attached to the accuracy.
  • a continuous selection range SR as shown in FIG. 9B may be prepared, and the selection means 28i may select one speed from the selection range SR.
  • the selection range SR is experimentally acquired in advance as an example in which the C-axis can be rotated in a shorter time than when the C-axis speed Vc1 before clamping in Comparative Examples 1 and 2 is executed.
  • the upper limit speed Vc of the selection range SR is, for example, the same value as in the first embodiment, and is, for example, the maximum speed Vcmax (G0 speed). For example, when speed is important, a speed near the upper limit of the selection range SR is selected. For example, when accuracy is important, a speed near the lower limit of the selection range SR is selected.
  • the C axis division number calculating means 23 rotates the C axis rotation angle data converted by the X / Y ⁇ X / C coordinate converting means 22 per control unit time corresponding to the speed selected by the selecting means 28i. Divide by the angle (assuming ⁇ dT) to obtain the number of C-axis divisions (the remainder is rounded up).
  • the numerical controller 1i rotates the C axis while maintaining the C axis speed at one speed selected by the selection means 28i, and the X axis position so that the virtual Y axis moves in a substantially straight line. To control.
  • the selection means 28i selects one speed from the allowable speed range of the C axis. Then, the numerical controller 1i rotates the C axis while maintaining the C axis speed at one speed selected by the selection unit 28i, and changes the X axis position so that the virtual Y axis moves in a substantially straight line. Control. Thereby, it is possible to realize control with a high degree of freedom for a constant speed at which the speed of the C axis should be maintained, and it is possible to widen the application range of the virtual Y axis fast forward.
  • the numerical control device is useful for controlling a machine tool.

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Description

数値制御装置
　本発明は、数値制御装置に関する。
　従来、旋盤の一つの型式として、ワークを把持して回転角度を制御するためのＣ軸と、Ｃ軸にタレットが接離するように位置制御するためのＸ軸と、Ｃ軸の軸線方向にワークを移動するＺ軸と、Ｘ軸に垂直な平面を加工するためのＹ軸を備えた構成のもの（第１の型式の旋盤）がある。また、実際のＹ軸は持たないがＣ軸に対して任意に角度を制御することが可能なタレット軸（Ｈ軸）を有し、Ｈ軸の回転角度およびＣ軸とＨ軸の間隔を制御するＸ軸位置の同期・協調制御によってＹ軸方向の加工を行なう仮想Ｙ軸制御機能を備えたもの（第２の型式の旋盤）もある。このような旋盤では、通常の旋削加工の他に、ワークの円周面に対してＹ軸方向の平面加工を正確に行なうことができる。
　２種類の構成の旋盤のうち、第１の型式の旋盤において、Ｙ軸を早送りする場合、基本的には、Ｙ軸に対して早送り指令（Ｇ０）を与えればＹ軸単独で指令されたとおりのＧ０速度で作動する。
　特許文献１には、直交直線３軸であるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸と回転軸であるＣ軸、Ａ軸を有する加工ヘッドの数値制御装置において、ＮＣプログラム中のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の移動量、すなわち加工ヘッドの先端移動量からＸ、Ｙ、Ｚの実際の移動量、すなわち根元の移動量を算出し、算出された根元の移動量をＸ、Ｙ、Ｚの駆動モータへ出力することが記載されている。具体的には、ＮＣプログラムを解析して、１ブロックごとの先端移動量を抽出し、これを基に、単位時間当たりの先端移動量を計算し、これを単位時間当たりの根元の移動量に座標変換し、単位時間当たりの根元の移動量を実効速度に換算した後、実行速度を最大速度と比較して、最大速度を超える場合にクランプ率を求め、指令速度にクランプ率を乗算することで速度クランプを行い、単位時間当たりの先端移動量を再計算する。これにより、特許文献１によれば、加工ヘッドの先端の速度と根元の速度とのずれに起因して実効速度が機械の最大速度をオーバーする場合に、実効速度を最大速度まで自動的に減速させ、実効速度が最大速度を超えないようにするとされている。
特開昭６３－２９３６０９号公報
　特許文献１に記載の技術は、Ｙ軸を備えた第１の型式の旋盤に関する技術であり、特許文献１には、第２の型式の旋盤に関する記載が一切ない。
　一方、第２の型式の旋盤の場合には、Ｙ軸は実在せず、Ｃ軸、Ｈ軸、Ｘ軸動作の合成でＹ軸移動を実現しているため、Ｙ軸を早送りする（すなわち、Ｙ軸に沿って直線的に早送りする）場合、必然的にＣ軸、Ｈ軸、Ｘ軸が同時に動くことになる。そのため、第１の型式の旋盤の場合と事情が異なり、加工ヘッドの先端速度と根元の速度とのずれが無視できるような場合であっても、Ｃ軸の速度がクランプ速度を超える場合がある。
　例えば、第２の型式の旋盤の場合、Ｄカット加工後の戻り動作などの仮想的なＹ軸移動を仮想Ｙ軸の早送り指令（Ｇ０）に従って行うときに、仮想的なＹ軸移動を一定速度で実行させる。第２の型式の旋盤では、この仮想的なＹ軸移動を一定速度で実行するためには、Ｃ軸を、回転角度範囲において凸状に増減する速度で回転させる必要がある。このとき、Ｃ軸の回転角度範囲における中央付近の角度でＣ軸の速度がクランプ速度を超えていると、Ｃ軸の回転角度範囲においてＣ軸の速度がクランプ速度以下になるようにクランプ率が計算され、クランプ率がＹ軸移動指令に乗算されることにより、仮想的なＹ軸移動の速度が自動的に再計算され下方修正される。その結果、実行中のブロックにおけるＣ軸の速度が全体的に低くなるので、実行中のブロックの実行時間が長くなり、加工のサイクルタイムも長くなりやすく、数値制御装置による加工の生産性が低下する可能性がある。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、Ｙ軸を有さない工作機械による加工のサイクルタイムを低減できる数値制御装置を得ることを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の１つの側面にかかる数値制御装置は、工具が取り付けられるタレットを移動させるＸ軸と、前記タレットを回転させるＨ軸と、ワークを回転させるＣ軸とを有し、前記Ｘ軸に直交するＹ軸を有さない工作機械を制御する数値制御装置であって、加工プログラム中のＸ－Ｙ軸移動指令をＸ－Ｈ－Ｃ座標系での指令に変換し、変換した指令の解析結果を補間してＸ軸、Ｈ軸およびＣ軸を連動駆動する仮想Ｙ軸補間モードにおいて、仮想Ｙ軸の早送り指令を解析する解析手段と、前記解析された仮想Ｙ軸の早送り指令に応じて、Ｃ軸角度を補間するＣ軸補間処理手段と、前記補間されたＣ軸角度に基づいて、Ｘ軸位置を補間するＸ軸補間処理手段とを備え、前記数値制御装置は、Ｃ軸の速度を等速度に維持しながらＣ軸を回転させるとともに、仮想Ｙ軸が略直線で移動するように、Ｘ軸位置を制御することを特徴とする。
　本発明によれば、仮想的なＹ軸移動を早送りで行うブロックにおけるＣ軸の速度を全体的に高速に維持でき、高速に仮想Ｙ軸の早送りを実行できるので、実行中のブロックの実行時間を効果的に短縮できる。これにより、Ｙ軸を有さない工作機械による加工のサイクルタイムを低減できる。
図１は、実施の形態１における工作機械の構成を示す図である。 図２は、実施の形態１にかかる数値制御装置の構成を示す図である。 図３は、実施の形態１にかかる数値制御装置のＤカット時の各軸の動作を示す図である。 図４は、実施の形態１におけるＤカットの諸元説明図である。 図５は、実施の形態１におけるＤカット時のＣ，Ｈ，Ｘ軸の関係図である。 図６は、実施の形態１におけるＤカットの加工手順を示すフローチャートである。 図７は、実施の形態１におけるＤカットの加工手順を示す図である。 図８は、実施の形態２にかかる数値制御装置の構成を示す図である。 図９は、実施の形態２にかかる数値制御装置のＤカット時の各軸の動作を示す図である。 図１０は、比較例１を示す図である。 図１１は、比較例２を示す図である。
　以下に、本発明にかかる数値制御装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
実施の形態１．
　実施の形態１にかかる数値制御装置１について説明する。
　数値制御装置１は、数値制御（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ　Ｃｏｎｔｒｏｌ、以下ＮＣと略すことがある）によって工作機械ＭＴを制御する数値制御旋盤であり、工作機械ＭＴを制御することでワークＷＫの加工を行う。数値制御装置１は、例えば円柱状のワークＷＫに対して、断面視においてＤの文字になるように円形断面の一部をＹ軸に沿って直線的に切り落とすいわゆるＤカット加工を行う。このとき、本実施の形態における工作機械ＭＴがＹ軸を有さないので、数値制御装置１は、直線部の加工に必要なＹ軸制御を、実在しないＹ軸に代えてＸ軸、Ｃ軸およびＨ軸を用いて仮想的に実現する。
　具体的には、工作機械ＭＴは、図１（ａ）、（ｂ）に示すような構成を有する。図１（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、工作機械ＭＴの要部及び座標系を示す斜視図及び正面図である。工作機械ＭＴは、タレットＴＲ、及びワークＷＫを有する。工作機械ＭＴは、Ｘ軸、Ｚ軸、Ｈ軸、及びＣ軸を有する。Ｘ軸は、タレットＴＲを移動させる移動軸であり、例えばＨ軸をＣ軸に接離するように移動させる。Ｚ軸は、例えば円柱状のワークＷＫを中心軸方向に移動させる移動軸であり、Ｘ軸に直交する。Ｈ軸は、回転することで工具を旋回させる回転軸である。Ｃ軸は、例えば円柱状のワークＷＫを円周方向に回転させる回転軸である。工作機械ＭＴは、Ｙ軸を有さない。すなわち、Ｙ軸は、実在しない軸であるが、ユーザが作成する加工プログラム中の仮想Ｙ軸補間モード内で使用される仮想的な移動軸であり、Ｘ軸及びＺ軸のそれぞれに直交する。仮想Ｙ軸補間モードは、加工プログラム中のＸ－Ｙ軸移動指令をＸ－Ｈ－Ｃ座標系での指令に変換し、変換した指令の解析結果を補間してＸ軸、Ｈ軸およびＣ軸を連動駆動する制御モードである。
　例えば、Ｙ軸を有さない工作機械ＭＴを制御して仮想的なＹ軸方向にＤカット加工を行う場合、図７に示すように、Ｃ軸、Ｈ軸、Ｘ軸動作の合成でＹ軸移動を実現している。すなわち、図７（ａ）は、図１に示す構成の工作機械ＭＴを用いて、Ｄカット加工指令（Ｇ１）に従ってワークＷＫのＤカット加工を行い、その復路を早送り指令（Ｇ０）で戻す場合の加工手順を示したものである。手順（１）～（４）において、Ｄカット加工を行い、手順（５）～（８）において、早送りで動作させて工具を元の位置に戻す。なお、ここでＤカット加工の切削方向と戻し方向とは一連のものであり互いに逆方向になっていればよく、切削は左右（または＋－）どちらから始めてもよい。
　ユーザは、図７（ａ）に示す加工手順（１）～（８）を実現するために、例えば図７（ｂ）に示す加工プログラムを作成する。図７（ｂ）に示すように、仮想Ｙ軸補間モードがオンされてからキャンセルされるまでの仮想Ｙ軸補間モード内では、Ｘ軸、Ｙ軸の座標位置を指定して所要の加工プログラムを作成する。ユーザは、Ｈ軸、Ｃ軸の回転を考慮することなく、例えば、図７の手順（２）の状態、すなわち工具方向と仮想平面Ｘ軸が一致した状態を想定してＸ－Ｙ座標などを指定することによって加工プログラムを作成する。
　ここで、仮に、図１０（ａ）に示すように、数値制御装置が、早送り指令（Ｇ０）に従い、Ｄカット加工後の戻り動作などの仮想的なＹ軸移動を行うときに、仮想的なＹ軸移動を一定速度Ｖｙ１で実行させる場合（比較例１）について考える。この場合、仮想的なＹ軸を一定速度Ｖｙ１で実行するためには、図１０（ｄ）に示すＣ軸の回転角度範囲θ１～θ５において、Ｃ軸の速度Ｖｃ１を、図１０（ｂ）に示すように、例えば正規分布曲線の様に凸状に変化させ、Ｈ軸の速度も図１０（ｂ）と同様に変化させ、Ｘ軸の速度Ｖｘ１を、Ｃ軸の回転角度範囲θ１～θ５の中央付近の角度θ３で０となる、マイナス方向からプラス方向に変化する３次関数の曲線状に変化させる必要がある。すなわち、図１０（ａ）に示す仮想Ｙ軸の速度Ｖｙ１は、実軸の速度へ、すなわち図１０（ｂ）、（ｃ）に示すＣ軸の速度Ｖｃ１、Ｈ軸の速度、Ｘ軸の速度Ｖｘ１へ変換される。
　このとき、例えば図１０（ｂ）に示すように、Ｃ軸の速度Ｖｃ１がＣ軸の許容速度範囲における最高速度（クランプ速度）Ｖｃｍａｘを超えていると、Ｃ軸の速度Ｖｃ１の最大値が最高速度（クランプ速度）Ｖｃｍａｘ以下になるようにクランプ率が計算され、クランプ率がＹ軸移動指令に乗算される速度クランプが行われる。これにより、仮想的なＹ軸移動の速度が自動的に再計算され、Ｃ軸の回転角度範囲θ１～θ５の全体について図１０（ａ）に破線で示す速度Ｖｙ２に下方修正される。そして、図１０（ａ）に示す仮想Ｙ軸の速度Ｖｙ２が変換された、Ｃ軸の速度Ｖｃ２、Ｈ軸の速度、Ｘ軸の速度Ｖｘ２も、図１０（ｂ）、（ｃ）に破線で示すようにＣ軸の回転角度範囲θ１～θ５の全体について下方修正される。
　その結果、実行中のブロックにおけるＣ軸の速度が全体的に低くなるので、実行中のブロックの実行時間が長くなる。例えば、図１０（ｂ）、（ｃ）に示すように、Ｃ軸の回転角度範囲θ１～θ５の終点の角度θ５になるタイミングがｔ５１より後のｔ５２になる。すなわち、タイミングｔ０～ｔ５２までのＣ軸の速度Ｖｃ２の積分値（総回転量）は、タイミングｔ０～ｔ５１までのクランプ前のＣ軸の速度Ｖｃ１の積分値（総回転量）と等しくなるように制御されているので、速度クランプを行う前に比べて、実行中のブロックの実行時間がΔＴ２だけ長くなってしまう。これにより、Ｙ軸を有さない工作機械ＭＴによる加工のサイクルタイムも長くなりやすく、数値制御装置による加工の生産性が低下する可能性がある。
　あるいは、仮に、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、数値制御装置が、早送り指令（Ｇ０）に従い、Ｄカット加工後の戻り動作などの仮想的なＹ軸移動を行うときに、仮想的なＹ軸移動を一定速度Ｖｙ１で実行させることを行いつつ、Ｃ軸の速度Ｖｃ１の最大値が最高速度（クランプ速度）Ｖｃｍａｘを超える領域ＰＴ２に選択的に速度クランプをかけ、他の領域ＰＴ１、ＰＴ３には速度クランプをかけない場合（比較例２）について考える。この場合、仮想Ｙ軸の速度Ｖｃ１が領域ＰＴ２で選択的に下方修正された速度Ｖｃ２になり、Ｃ軸の速度Ｖｃ１は、領域ＰＴ２が選択的にクランプされた速度Ｖｃ３になる。
　このとき、図１１（ｂ）に示すように、速度クランプにより失われた総回転量Ｗｃ１を補うために、例えば領域ＰＴ３におけるＣ軸の速度Ｖｃ１に対して選択的にスムージングをかけるなどにより総回転量Ｗｃ３分増やす必要がある。このため、Ｃ軸の回転角度範囲θ１～θ５の終点の角度θ５になるタイミングがｔ５１より後のｔ５３になるので、速度クランプを行う前に比べて、実行中のブロックの実行時間がΔＴ３だけ長くなってしまう。これにより、Ｙ軸を有さない工作機械ＭＴによる加工のサイクルタイムも長くなりやすく、数値制御装置による加工の生産性が低下する可能性がある。
　そこで、本実施の形態では、数値制御装置１において、仮想的なＹ軸移動を一定速度Ｖｙ１で実行させることを出発点とするのではなく、Ｃ軸（実軸）の回転を一定速度Ｖｃで実行させることを出発点とする制御を行う。
　具体的には、数値制御装置１は、例えば図３（ｂ）に示すような制御を行う。図３（ａ）～（ｃ）は、例えば仮想Ｙ軸補間モード中に仮想Ｙ軸に早送りを指令した場合の各軸の動作例を示すものである。仮想Ｙ軸補間モードにおいては、Ｙ軸軌跡はＣ軸の回転とＨ軸の回転とＸ軸の位置変位とにより決定されるが、Ｈ軸とＣ軸とは等量の回転角度で制御されるので、ここではワーク加工面を直接回転させるＣ軸を中心にして説明する。なお、図３（ａ）～（ｃ）には、比較のために、比較例１、２におけるクランプ前の各軸の動作を破線で示してある。
　数値制御装置１は、図３（ｂ）の太い実線のように、Ｃ軸回転角度の全域θ１～θ５を一定速度Ｖｃ、すなわち最高速度Ｖｃｍａｘで回転させ、それに伴ってＸ軸速度Ｖｘも上昇させる。その結果、Ｃ軸速度ＶｃとＸ軸速度Ｖｘとの合成である仮想Ｙ軸速度Ｖｙは、図３（ａ）の実線で示すように凹状の曲線となる。従って、仮想Ｙ軸速度Ｖｙは、Ｃ軸の回転角度範囲θ１～θ５の両端側の速度が指令速度ｆｙを上回るが、図３（ｄ）に示すように実加工を伴わない早送りで且つ実際に存在する軸ではないため、機械的な問題は発生しにくい。
　その結果、実行中のブロックにおけるＣ軸の速度を全体的に最高速度Ｖｃｍａｘに維持でき、高速に仮想Ｙ軸の早送りが実行できるので、実行中のブロックの実行時間を効果的に短縮できる。例えば、図３（ｂ）、（ｃ）に示すように、Ｃ軸の回転角度範囲θ１～θ５の終点の角度θ５になるタイミングがｔ５１より前のｔ５になる。すなわち、タイミングｔ０～ｔ５までのＣ軸の速度Ｖｃの積分値（総回転量）は、タイミングｔ０～ｔ５１までの比較例１、２におけるクランプ前のＣ軸の速度Ｖｃ１の積分値（総回転量）と等しくなるように制御されているので、比較例１、２における速度クランプを行う前に比べて、実行中のブロックの実行時間をΔＴだけ短くできる。これにより、Ｙ軸を有さない工作機械ＭＴによる加工のサイクルタイムを効率的に低減でき、数値制御装置による加工の生産性を向上できる。
　図４は、Ｙ軸、Ｃ軸、Ｈ軸及びＸ軸の座標系及び諸元等の詳細を示したものである。図４（ａ）は、Ｄカット加工開始時の位置関係を示し、図４（ｂ）は、Ｄカット加工の中間位置での詳細な位置関係を示したものである。図４において、Ｒはタレット軸回転中心から工具取付座までの距離、Ｔは工具長、ｕは加工面のワーク中心からの偏心量である。加工プログラムで仮想Ｙ軸上の加工開始位置が指定されると、工具長補正及び工具径補正が行なわれて、加工開始時の工具中心位置ｐ１が求められ、これに対応したＣ軸とＨ軸との回転角度（ｃ＝ｈ）及びＣ軸中心からのＨ軸中心までの距離が計算されて、夫々の軸が加工開始位置に移動する。ｘ１、ｘ２は、Ｄカット加工における加工開始時のＸ座標値とＣ＝０°時（最も深く切り込んだ時）のＸ座標値となる。なお、図４のＨ軸の回転角度ｈは０°を中心とした片側の角度であるので、工具先端の切削移動量ｙはＨ軸の回転角度ｈの２倍の角度を用いて算出する必要がある。
　次に、加工プログラムで加工終点位置が指定されると同様に加工終了時の工具中心位置ｐ２が求められ、工具中心位置ｐ１と工具中心位置ｐ２とを結ぶ線を仮想ＸＹ平面上で直線補間する。更に、その補間データを最終的にはＸ軸とＨ軸（回転軸）の実軸位置に変換して各軸のサーボ制御部に出力し、サーボモータを駆動する。これにより、Ｃ軸回転、Ｈ軸回転、Ｈ軸のＣ軸方向への位置制御（すなわち、Ｘ軸の移動）が協調して行なわれる。その結果、ワークＷＫの中心から指定距離だけ離れた位置で、半径方向と直角な面に平面加工や穴あけ加工を行なうことができる。
　図５（ａ）～（ｃ）は、仮想Ｙ軸制御によるＤカット時のＣ軸、Ｈ軸、Ｘ軸の関係を示す図であり、図４におけるＲ＋Ｔ＋ｕ＝２００、ワークＷＫの半径＝３０で、ワークＷＫの４５°から－４５°に移動する場合の位置及び角度の詳細を示している。また、簡単にするために工具径は“０”としている。
　図５（ａ）～（ｃ）に示すように半径３０ｍｍのワークＷＫのＣ＝４５°の位置に工具を合わせる場合、Ｈ軸中心からＣ軸中心を通る傾いた仮想Ｙ軸上のＹ軸位置（３０×ｓｉｎ４５°＝２１．２１３）に下ろした垂線（Ｒ＋Ｔ＋ｕ）の長さを２００ｍｍとすると、Ｃ軸とＨ軸はそれぞれ約６°傾けば良いことになる。この角度は次の数式１のようにして求められる。
　　　Ｈ軸傾き（ｈ）＝ｔａｎ－１｛ｒ＊ｓｉｎθｔ／（Ｒ＋Ｔ＋ｕ）｝　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…数式１
　Ｃ軸のワーク（半径ｒ＝３０ｍｍ）ＷＫの中心から見た指定位置（θ＝４５°）に対応する座標は、仮想Ｙ軸座標＝３０×ｓｉｎ４５°＝２１．２１３、Ｘ座標＝３０×ｃｏｓ４５°＝２１．２１３となる。この時Ｈ軸中心での角度はｔａｎ－１（２１．２１３／２００）＝６．０５４°となる。
　Ｘ軸変位（ｘ）は、（Ｒ＋Ｔ＋ｕ）／（ｃｏｓ（ｈ））に基づいて求められ、Ｈ軸が＋６°から－６°の間で回転すると、図５（ｂ）の変位に示したような曲線を描く。またこの時、Ｘ軸は往復運動をするので、図５（ｂ）の破線で示すように工具がＣ軸中心に向かう時（前半）はマイナス、遠ざかる時（後半）はプラスの速度となる。
　従って、Ｃ軸及びＨ軸は、約６°から約－６°までを指定速度で補間し、補間中のＣ軸の各角度に対応したＸ位置を計算して移動させれば略直線で速やかにＹ軸の移動を実現できることになる。
　大まかな手順は次の通りである。
＜Ｃ軸データの出力＞
　１．Ｃ軸角度／Ｃ軸Ｇ０ＦｄＴ＝ｍ（余りは切り上げ）を計算し、制御カウンタＣＴｃにセットする。
　２．Ｃ軸Ｇ０ＦｄＴを積算する（ｄｘ計算用）。
　３．制御カウンタＣＴｃ＝１になるまでＧ０ＦｄＴをＩＴ（制御単位時間）毎に出力する。
　４．ＣＴｃ＝１になれば残距離（角度）を出力する。
＜Ｘ軸データの出力＞
　１．ｆｘ＝　ｄｘ／ｄｔのｄｘ値となる（Ｒ＋Ｔ）×（ｃｏｓθｔ－ｃｏｓθｔ＋１）を計算…ｃｏｓθｔは前回値であり、今回値のｃｏｓθｔ＋１を計算し、差を計算する。
　２．ｄｘ値をＸ軸のＦｄＴとして、制御カウンタＣＴｃ＝０になるまで出力する。
　このとき、制御単位時間毎の各軸の位置は、下記の数式２～４により計算される。速度は、この制御単位時間毎の前回との位置の差を制御単位時間で除した値となる。
　　　θ＝ΣＦΔＴ…数式２
　　　ｘ＝（Ｒ＋Ｔ）×ｃｏｓθ…数式３
　　　ｙ＝（Ｒ＋Ｔ）×ｔａｎθ…数式４
　数式２において、ＦΔＴは、例えば早送り時の制御単位時間当たりの回転角度である。
　次に、ブロック図及びフローチャートを用いて詳細な制御内容を説明する。図２は、実施の形態１にかかる数値制御装置１の一構成例であり、図６は、この構成を用いて各種処理を制御するための手順を示すフローチャートの一例である。ここで示した制御内容は、１制御単位時間毎に実行されるものではなく、機能として表したものである。
　数値制御装置１は、図２に示すように、以下の構成要素を備える。
　入力操作部２は、例えばキーボード等を有し、キーボード等を介してユーザからの指示を受け付ける。入力制御部３は、入力操作部２から入力信号を取り込むためのインターフェースである。メモリ４は、各種情報を記憶する。例えば、メモリ４は、各種制御に必要なパラメータを記憶するパラメータ記憶エリア５、ワークを加工するための加工プログラムを格納するための加工プログラム記憶エリア６、数値制御装置１の制御中に各制御手段が適宜共有して使用する共有エリア７、表示部１０に表示するための情報を格納する画面表示データエリア８を有する。画面処理部９は、画面表示データを表示部１０上に表示させるためのインターフェースである。
　解析処理部１１は、加工プログラムを解析する。解析処理部１１は、例えば、仮想Ｙ軸指令処理手段１２、Ｄカット指令処理手段１３、及び仮想Ｙ軸早送り指令処理手段（解析手段）１６を有する。
　仮想Ｙ軸指令処理手段１２は、仮想Ｙ軸補間モード指令（例えば、図７（ｂ）に示す「Ｍ１１１」や「Ｍ１０１」）を解析する。Ｄカット指令処理手段１３は、Ｄカット加工指令（例えば、図７（ｂ）に示す「Ｇ０１　Ｙ－５０　Ｆ１０００」）を解析する。仮想Ｙ軸早送り指令処理手段１６は、仮想Ｙ軸の早送り指令（例えば、図７（ｂ）に示す「Ｇ００　Ｙ５０」）を解析する。
　補間処理部１４は、制御モードに基づいて制御各軸の連続する各制御単位時間当たりの移動量を計算する。補間処理部１４は、例えば、仮想Ｙ軸補間処理手段１５、Ｃ軸Ｇ０補間処理手段（Ｃ軸補間処理手段）１７、及びＣ軸等速時Ｘ軸補間処理手段（Ｘ軸補間処理手段）１８を有する。
　仮想Ｙ軸補間処理手段１５は、仮想Ｙ軸の移動指令に応じて、Ｙ軸位置を補間する。Ｃ軸Ｇ０補間処理手段１７は、解析された仮想Ｙ軸の早送り指令に応じて、Ｃ軸角度を補間する。Ｃ軸等速時Ｘ軸補間処理手段１８は、Ｃ軸Ｇ０補間処理手段１７により補間されたＣ軸角度に基づいて、Ｘ軸位置を補間する。このとき、Ｃ軸等速時Ｘ軸補間処理手段１８は、例えば、Ｃ軸の速度を等速度に維持しながらＣ軸を回転させるとともに、仮想Ｙ軸が略直線で移動するように、Ｘ軸位置を補間する。これらの補間処理の詳細は後述する。
　仮想Ｙ軸制御処理部２０は、Ｘ／Ｙ平面演算手段２１、Ｘ／Ｙ→Ｘ／Ｃ座標変換手段２２、及びＤカット時Ｙ軸早送り制御手段２６を有する。Ｄカット時Ｙ軸早送り制御手段２６は、Ｃ軸分割数計算手段２３、Ｃ軸分割位置対応Ｘ軸計算手段２４、及びＸ軸移動量計算手段２５を有する。
　軸データ入出力部２７は、補間処理部１４から仮想Ｙ軸制御処理部２０経由で出力された各制御軸の移動データを、Ｘ軸サーボ制御部３１、Ｈ軸サーボ制御部３２、Ｃ軸サーボ制御部３３に出力し、モータ駆動電力に変換してＸ、Ｈ、Ｃ軸の各サーボモータ４１、４２、４３を駆動する。また、各軸サーボモータのエンコーダ等のフィードバックデータは各軸サーボ制御部３１、３２、３３より軸データ入出力部２７及び仮想Ｙ軸制御処理部２０を介してメモリ４に取り込まれる。
　次に図２の構成による数値制御装置１の動作について説明するが、Ｄカット制御においてはＣ軸回転角度とタレット軸（Ｈ軸）回転角度とは等しいので、Ｃ軸のみを用いて説明する。
　オペレータは、表示部１０に表示されるガイダンスなどの情報に従って入力操作部２を操作し、加工に先立って加工作業に必要な情報をパラメータとして設定したり選択する。また、図示しない入力装置から加工プログラムをメモリ４の加工プログラム記憶エリア６に入力したり、複数の加工プログラムから所望の加工プログラムを選択して加工プログラム記憶エリア６に入力したりして、加工作業の準備を行なう。
　加工作業の準備が整えば、数値制御装置１を起動して加工プログラムを順次読み取り、加工プログラムを解析・実行させる。解析処理部１１が加工プログラム記憶エリア６から読み取るプログラムブロック（すなわち、加工プログラムの各行）を解析する。例えば、仮想Ｙ軸制御のＤカットモードにおいて、図７（ｂ）に示す加工プログラムにおける「Ｎ１０４　Ｍ１１１」（Ｎはシーケンス番号、例えばＭ１１１を仮想Ｙ軸補間モード指令とする）を読み取ると、仮想Ｙ軸指令処理手段１２が作動し、仮想Ｙ軸補間キャンセル指令である例えばＭ１０１を読み取るまでＹ軸指令を読み取る毎に仮想Ｙ軸補間処理手段１５を作動させる。ここでＮ１０６乃至Ｎ１０９のようにＤカットプログラムが入力されるとＤカット指令処理手段１３が作動し、Ｘ／Ｙ平面演算手段２１でプログラム指令値を工具補正を含むＸ及びＹ軸座標値に展開する。
　続いて、Ｘ及びＹ軸座標値をＸ／Ｙ→Ｘ／Ｃ座標変換手段２２によりＸ、Ｙ指令値に対応するＣ軸回転角度とＸ軸位置とに座標変換する。更に、その変換されたＣ軸回転角度とＸ軸位置とを仮想Ｙ軸補間処理手段１５で制御単位時間当たりの移動量に変換し、軸データ入出力部２７を介して各サーボ制御部に出力し、各サーボモータを駆動して所望の加工を行なわせる。
　仮想Ｙ軸早送り指令処理手段１６は、仮想Ｙ軸補間モード中且つＤカットプログラム中に、Ｙ軸に早送りが指令された場合に作動し、通常のＤカットと同様に、仮想Ｙ軸補間処理手段１５、Ｘ／Ｙ平面演算手段２１、Ｘ／Ｙ→Ｘ／Ｃ座標変換手段２２を作動させてＸ軸Ｃ軸に座標変換し、Ｃ軸優先制御モードにしてＸ軸Ｃ軸座標データ（回転角度）をＣ軸Ｇ０補間処理手段１７に入力する。仮想Ｙ軸早送り指令処理手段１６は、Ｄカット時Ｙ軸早送り制御手段２６中のＣ軸分割数計算手段２３を作動させ、その変換されたＣ軸回転角度データを所定の一定速度（例えばＧ０速度）に対応する制御単位時間当たりの回転角度（θｄＴとする）で割り、Ｃ軸分割数（余りは切り上げ）を求め、記憶する。所定の一定速度は、例えばＣ軸分割数計算手段２３に予め設定されている。
　Ｄカット実行に際しては、Ｃ軸Ｇ０補間処理手段１７は、Ｃ軸現在位置（角度）に制御単位時間毎に分割数分だけ順次θｄＴを加算し、θｄＴを軸データ入出力部２７に出力する。但し、最終回のみ残角度を使用する。
　Ｃ軸等速時Ｘ軸補間処理手段１８は、Ｃ軸分割位置対応Ｘ軸計算手段２４を作動させ、時間ｄＴ毎に変化するＣ軸の分割位置に対応したＸ軸位置を計算する。このとき、Ｃ軸等速時Ｘ軸補間処理手段１８は、仮想Ｙ軸の軌跡が直線になるように、所定の変換式によりＸ軸位置を計算する。Ｘ軸移動量計算手段２５は、今回求められたＸ軸位置と前回のＸ軸位置との差から制御単位時間当たりの移動量（ＦｄＴとする）を計算し、軸データ入出力部２７に出力する。
　なお、この説明の冒頭で述べたように、Ｈ軸はＣ軸と同じ指令値で制御されるので、Ｃ軸に把持されたワークＷＫのＹ軸面に対して工具底面が常時垂直になるようにＨ軸が回転駆動され、ワークＷＫに対して工具は正しく位置制御される。
　図６は、図２の構成によるＮＣ装置に於ける、仮想Ｙ軸制御中のＤカット加工時の仮想Ｙ軸の早送り指令（Ｇ０）の処理内容を示したものである。ここでもＨ軸はＣ軸の計算結果を利用するのでＨ軸の説明は割愛する。
　Ｓｔｅｐ１では、加工プログラムを読み込み、仮想Ｙ軸補間指令（この例ではＭ１１１）や仮想Ｙ軸補間キャンセル指令（この例ではＭ１０１）を読み取る。
　Ｓｔｅｐ２では、仮想Ｙ軸補間指令に応じて仮想Ｙ軸補間モードフラグをセットしたり、仮想Ｙ軸補間キャンセル指令に応じて仮想Ｙ軸補間モードフラグをリセットしたりするなど、仮想Ｙ軸制御に関連する命令の処理を行なう。また、Ｘ軸及びＹ軸の指令位置を計算する。
　Ｓｔｅｐ３では、Ｘ軸及びＹ軸の指令位置に対して工具補正を行なったＸ軸及びＹ軸の座標位置を計算し、更にこのＸ軸及びＹ軸の座標位置に対応するＣ軸角度とＸ軸位置とを計算する。
　Ｓｔｅｐ４では、Ｙ軸Ｇ０移動指令値に対応するＣ軸角度を、Ｃ軸のＧ０速度または別設定の速度に対応する制御単位時間当たりの移動量（回転角度）例えばθ０ｄＴで割ってＣ軸の分配回数を計算（余りは切り上げ）し、メモリ４中のＣ軸分配カウンタＣＴｃ（制御カウンタＣＴｃと同じものである）にセットする。
　Ｓｔｅｐ５では、Ｃ軸分配カウンタＣＴｃの内容が“０”か否かをチェックし、初回で且つデータが無い、またはＣ軸の分配が完了しているか否を判断する。内容が０の場合（Ｓｔｅｐ５で「Ｙｅｓ」）、分配を完了しているので処理は不要であり終了する。内容が０でない場合（Ｓｔｅｐ５で「Ｎｏ」）、処理をＳｔｅｐ６に進める。
　Ｓｔｅｐ６では、Ｃ軸分配カウンタＣＴｃの内容が“１”か否かをチェックする。これは分配処理が別処理となっている最終回であるか否かを判定するものである。内容が１でない場合（Ｓｔｅｐ６で「Ｎｏ」）、最終回でないので、処理を次のＳｔｅｐ７に進め、内容が“１”である場合（Ｓｔｅｐ６で「Ｙｅｓ」）、処理を、残距離処理となるＳｔｅｐ１０に進める。
　Ｓｔｅｐ７乃至Ｓｔｅｐ９は、Ｙ軸Ｇ０指令に対してＣ軸を一定速度で先に計算された回数分、分配データを出力する処理である。
　Ｓｔｅｐ７では、Ｃ軸を例えばＧ０速度で回転駆動させるとして、Ｇ０速度に対応するθ０ｄＴを出力レジスタにセットする。また、Ｃ軸現在位置（角度）に出力するθ０ｄＴを加算し、位置情報を更新する。更に更新されたＣ軸角度に対応するＸ軸位置を計算し、前回Ｘ軸位置との差をＸ軸の制御単位時間当たりの移動量ＦｄＴとして出力レジスタにセットする。
　Ｓｔｅｐ８では、Ｓｔｅｐ７で出力レジスタにセットしたＣ軸とＸ軸との制御単位時間当たりの移動量θ０ｄＴとＦｄＴとを軸データ入出力部２７に出力する。また、Ｃ軸分配カウンタＣＴｃをデクリメントする。
　Ｓｔｅｐ９では、Ｃ軸分配カウンタＣＴｃの内容が“１”となったか否かをチェックする。内容が“１”でない場合（Ｓｔｅｐ９で「Ｎｏ」）、Ｃ軸分配制御が未だ残っている（最終回は除く）ので、処理をＳｔｅｐ７に戻し、Ｓｔｅｐ７とＳｔｅｐ８とで次の制御単位時間の分配処理を行なう。内容が“１”である場合（Ｓｔｅｐ９で「Ｙｅｓ」）、最終回の処理を行なうために、処理をＳｔｅｐ１０に進める。
　Ｓｔｅｐ１０では、Ｓｔｅｐ７と同じように、分配角度を処理するが、ここでは最終処理であるので、指令角度に対して端数となる残距離（角度）を出力することになる。Ｘ軸も同様にＣ軸の指令角度に対応する位置までのＦｄＴが計算される。
　Ｓｔｅｐ１１では、Ｓｔｅｐ１０で出力レジスタにセットしたＣ軸とＸ軸との制御単位時間当たりの移動量θ１ｄＴ（残角度となる）とＦｄＴを軸データ入出力部２７に出力する。また、Ｃ軸分配カウンタＣＴｃをデクリメントする。
　以上の処理により仮想Ｙ軸制御のＤカットプログラム中の仮想Ｙ軸の早送り指令（Ｇ０）は、Ｃ軸をＧ０またはこれに相当する一定速度で回転させるので、速度クランプ等に影響されること無く最短時間で実行される。なお、上記説明においてもＨ軸はＣ軸用に計算された指令値を利用して制御され、同様の動作をするので説明は割愛している。
　以上のように、実施の形態１では、数値制御装置１において、仮想Ｙ軸早送り指令処理手段１６が、仮想Ｙ軸によるＤカットモード中にＹ軸に与えられた仮想Ｙ軸の早送り指令を解析し、Ｃ軸Ｇ０補間処理手段１７が、解析された仮想Ｙ軸の早送り指令に応じて、Ｃ軸角度を補間する。例えば、Ｃ軸Ｇ０補間処理手段１７は、速度クランプの作動しない一定速度Ｖｃ（図３（ｂ）参照）で補間する。Ｃ軸等速時Ｘ軸補間処理手段１８は、Ｃ軸Ｇ０補間処理手段１７により補間されたＣ軸角度に基づいて、Ｘ軸位置を補間する。例えば、Ｃ軸等速時Ｘ軸補間処理手段１８は、制御点がＹ軸経路上に位置するようにＣ軸の各補間位置（角度）に対応するＸ座標値を計算することで、Ｘ軸位置を補間する。そして、数値制御装置１は、これらの各軸の移動量の計算結果をＸ軸、Ｃ軸、Ｈ軸、Ｚ軸の各軸サーボ制御部３１～３３に出力することにより、Ｃ軸の速度を等速度に維持しながらＣ軸を回転させるとともに、仮想Ｙ軸が略直線で移動するように、Ｘ軸位置を制御する（図３（ｂ）～（ｄ）参照）。これにより、Ｄカット加工後の戻り動作などの仮想的なＹ軸移動を早送りで行うブロックにおけるＣ軸の速度を全体的に高速に維持でき、高速に仮想Ｙ軸の早送りを実行できるので、実行中のブロックの実行時間を効果的に短縮できる。これにより、Ｙ軸を有さない工作機械ＭＴによる加工のサイクルタイムを効率的に低減でき、数値制御装置による加工の生産性を向上できる。
　また、実施の形態１では、数値制御装置１が、Ｃ軸の速度をＣ軸の許容速度範囲における最高速度Ｖｃｍａｘ（Ｇ０速度）に維持しながらＣ軸を回転させるとともに、仮想Ｙ軸が略直線で移動するように、Ｘ軸位置を制御する。これにより、仮想Ｙ軸の早送りをきわめて高速に実行させることができる。
　なお、実施の形態１では、Ｃ軸の補間は、例えばＣ軸のＧ０速度に対応した一定値としてのＦｄＴ（θ０ｄＴ）とＣ軸分配カウンタＣＴｃの内容により、分配回数に基づいた制御を行なっているが、毎回、残距離（角度）とＧ０とを含む速度指令値から制御単位時間当たりの移動量ＦｄＴを計算して出力するという方法で行なってもよい。
実施の形態２．
　次に、実施の形態２にかかる数値制御装置１ｉについて図８を用いて説明する。図８は、実施の形態２にかかる数値制御装置１ｉの構成を示す図である。以下では、実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。
　実施の形態１では、Ｃ軸の速度を維持させるべき所定の一定速度が、数値制御装置１に（例えばＣ軸分割数計算手段２３に）予め設定されているものとしているが、実施の形態２では、Ｃ軸の速度を維持させるべき一定速度をＣ軸の許容速度範囲から選択できるようにする。
　具体的には、数値制御装置１ｉの仮想Ｙ軸制御処理部２０ｉは、図８に示すように、選択手段２８ｉをさらに有する。選択手段２８ｉは、Ｃ軸の許容速度範囲から１つの速度を選択する。
　例えば、図９（ｂ）に示すような離散的な複数の速度Ｖｃ、Ｖｃ’、Ｖｃ”をテーブル等の形式で用意しておき、選択手段２８ｉは、その複数の速度Ｖｃ、Ｖｃ’、Ｖｃ”から１つの速度を選択してもよい。複数の速度Ｖｃ、Ｖｃ’、Ｖｃ”のそれぞれは、例えば、図９（ａ）～（ｄ）に示すように、比較例１、２におけるクランプ前のＣ軸の速度Ｖｃ１で実行させた場合より短時間でＣ軸を回転させることができるものとして予め実験的に取得されたものである。速度Ｖｃは、例えば、実施の形態１と同様の値であり、例えば、最高速度Ｖｃｍａｘ（Ｇ０速度）である。例えば、速度を重視する場合に、速度Ｖｃが選択され、例えば、精度を重視する場合に、速度Ｖｃ”が選択される。
　あるいは、例えば、図９（ｂ）に示すような連続的な選択範囲ＳＲを用意しておき、選択手段２８ｉは、その選択範囲ＳＲから１つの速度を選択してもよい。選択範囲ＳＲは、例えば、比較例１、２におけるクランプ前のＣ軸の速度Ｖｃ１で実行させた場合より短時間でＣ軸を回転させることができるものとして予め実験的に取得されたものである。選択範囲ＳＲの上限の速度Ｖｃは、例えば、実施の形態１と同様の値であり、例えば、最高速度Ｖｃｍａｘ（Ｇ０速度）である。例えば、速度を重視する場合に、選択範囲ＳＲの上限付近の速度が選択され、例えば、精度を重視する場合に、選択範囲ＳＲの下限付近の速度が選択される。
　そして、Ｃ軸分割数計算手段２３は、Ｘ／Ｙ→Ｘ／Ｃ座標変換手段２２により変換されたＣ軸回転角度データを、選択手段２８ｉにより選択された速度に対応する制御単位時間当たりの回転角度（θｄＴとする）で割り、Ｃ軸分割数（余りは切り上げ）を求める。これにより、数値制御装置１ｉは、Ｃ軸の速度を選択手段２８ｉにより選択された１つの速度に維持しながらＣ軸を回転させるとともに、仮想Ｙ軸が略直線で移動するように、Ｘ軸位置を制御する。
　このように、実施の形態２では、数値制御装置１ｉにおいて、選択手段２８ｉが、Ｃ軸の許容速度範囲から１つの速度を選択する。そして、数値制御装置１ｉは、Ｃ軸の速度を選択手段２８ｉにより選択された１つの速度に維持しながらＣ軸を回転させるとともに、仮想Ｙ軸が略直線で移動するように、Ｘ軸位置を制御する。これにより、Ｃ軸の速度を維持すべき一定速度について自由度の高い制御を実現でき、仮想Ｙ軸の早送りの応用範囲を広げることができる。
　以上のように、本発明にかかる数値制御装置は、工作機械の制御に有用である。
　１、１ｉ　数値制御装置
　２　入力操作部
　３　入力制御部
　４　メモリ
　５　パラメータ記憶エリア
　６　加工プログラム記憶エリア
　７　共有エリア
　８　画面表示データエリア
　９　画面処理部
　１０　表示部
　１１　解析処理部
　１２　仮想Ｙ軸指令処理手段
　１３　Ｄカット指令処理手段
　１４　補間処理部
　１５　仮想Ｙ軸補間処理手段
　１６　仮想Ｙ軸早送り指令処理手段
　１７　Ｃ軸Ｇ０補間処理手段
　１８　Ｃ軸等速時Ｘ軸補間処理手段
　２０、２０ｉ　仮想Ｙ軸制御処理部
　２１　Ｘ／Ｙ平面演算手段
　２２　Ｘ／Ｙ→Ｘ／Ｃ座標変換手段
　２３　Ｃ軸分割数計算手段
　２４　Ｃ軸分割位置対応Ｘ軸計算手段
　２５　Ｘ軸移動量計算手段
　２６　Ｄカット時Ｙ軸早送り制御手段
　２７　軸データ入出力部
　２８ｉ　選択手段
　３１　Ｘ軸サーボ制御部
　３２　Ｈ軸サーボ制御部
　３３　Ｃ軸サーボ制御部
　４１、４２、４３　サーボモータ

Claims (3)

  1. 　工具が取り付けられるタレットを移動させるＸ軸と、前記タレットを回転させるＨ軸と、ワークを回転させるＣ軸とを有し、前記Ｘ軸に直交するＹ軸を有さない工作機械を制御する数値制御装置であって、
    　加工プログラム中のＸ－Ｙ軸移動指令をＸ－Ｈ－Ｃ座標系での指令に変換し、変換した指令の解析結果を補間してＸ軸、Ｈ軸およびＣ軸を連動駆動する仮想Ｙ軸補間モードにおいて、仮想Ｙ軸の早送り指令を解析する解析手段と、
    　前記解析された仮想Ｙ軸の早送り指令に応じて、Ｃ軸角度を補間するＣ軸補間処理手段と、
    　前記補間されたＣ軸角度に基づいて、Ｘ軸位置を補間するＸ軸補間処理手段と、
    　を備え、
    　前記数値制御装置は、Ｃ軸の速度を等速度に維持しながらＣ軸を回転させるとともに、仮想Ｙ軸が略直線で移動するように、Ｘ軸位置を制御する
    　ことを特徴とする数値制御装置。
  2. 　前記等速度は、Ｃ軸の許容速度範囲における最高速度であり、
    　前記数値制御装置は、Ｃ軸の速度を前記最高速度に維持しながらＣ軸を回転させるとともに、仮想Ｙ軸が略直線で移動するように、Ｘ軸位置を制御する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置。
  3. 　Ｃ軸の許容速度範囲から１つの速度を選択する選択手段をさらに備え、
    　前記数値制御装置は、Ｃ軸の速度を前記選択された１つの速度に維持しながらＣ軸を回転させるとともに、仮想Ｙ軸が略直線で移動するように、Ｘ軸位置を制御する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置。
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