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WO2021095170A1 - 加工プログラム変換装置、数値制御装置および加工プログラムの変換方法 - Google Patents

加工プログラム変換装置、数値制御装置および加工プログラムの変換方法 Download PDF

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WO2021095170A1
WO2021095170A1 PCT/JP2019/044566 JP2019044566W WO2021095170A1 WO 2021095170 A1 WO2021095170 A1 WO 2021095170A1 JP 2019044566 W JP2019044566 W JP 2019044566W WO 2021095170 A1 WO2021095170 A1 WO 2021095170A1
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WO
WIPO (PCT)
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machining program
tool
correction
machining
numerical control
Prior art date
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Ceased
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PCT/JP2019/044566
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English (en)
French (fr)
Inventor
弘樹 金子
入口　健二
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.)
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Publication date
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Priority to PCT/JP2019/044566 priority patent/WO2021095170A1/ja
Priority to CN201980102056.9A priority patent/CN114730171A/zh
Priority to DE112019007889.5T priority patent/DE112019007889T5/de
Priority to US17/762,373 priority patent/US12147216B2/en
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    • G05B19/40937—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 part programming, e.g. entry of geometrical information as taken from a technical drawing, combining this with machining and material information to obtain control information, named part programme, for the NC machine concerning programming of machining or material parameters, pocket machining
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    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/36—Nc in input of data, input key till input tape
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    • G—PHYSICS
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    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/45—Nc applications
    • G05B2219/45044—Cutting
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Definitions

  • the present invention relates to a machining program conversion device, a numerical control device, and a machining program conversion method for converting a machining program that controls a machine tool that cuts a machining object.
  • a numerical control machining program that describes a movement command for moving the tool or the object to be machined to a preset path is required. Need to be used.
  • the numerically controlled machining program is simply referred to as a machining program.
  • the processing program is created by, for example, a commercially available CAD (Computer Aided Design) / CAM (Computer Aided Manufacturing) device.
  • the machining program is described by G code, macro statement, or the like.
  • the G code is a command code described in a machining program when, for example, positioning, linear interpolation, circular interpolation, and plane designation are performed by numerical control.
  • the CAD / CAM device creates tool path data.
  • the tool path data is a path that is approximated by connecting the command points with a straight line to generate a command point at the tip of the tool by arranging the paths in which the tool is virtually moved so as to be in contact with the machining object or the machining curved surface.
  • the data includes a rotation axis angle command for determining the relative posture between the tool and the object to be machined at each command position.
  • the tool path data output from the CAD / CAM device is described in the machining program as a G-code movement command that can be interpreted by the numerical control device.
  • the machining program is input to the numerical control device of the numerical control machine tool.
  • the numerically controlled machine tool performs cutting according to this machining program.
  • the numerical control device reads the machining program and interprets it to create interpolation data in which the tool path is interpolated for each interpolation cycle using the movement command.
  • the numerical control device controls each axis of the numerical control machine tool by the created interpolation data.
  • a numerically controlled machine tool performs machining by moving a tool to a desired position based on control by a numerically controlled device.
  • the numerical control device corrects the rotation axis command among the movement commands to suppress the generation of large acceleration.
  • Patent Document 1 the largest acceleration among the maximum accelerations of a plurality of drive axes becomes the lowest by creating correction locus data in which the rotation axis command is changed with respect to the locus centered on the ball of the ball end mill. Disclose a method capable of determining such a trajectory.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and obtains a machining program conversion device capable of suppressing deterioration of machining quality even if the target is a machining program other than the ball center locus of the ball end mill. With the goal.
  • the present invention has a machining program storage unit for storing a machining program in which a movement command, which is a command for moving a tool according to a predetermined path, is described, and a tool.
  • a machining target shape storage unit that stores the machining target shape, which is the finished shape of the machining object to be machined by moving
  • a tool information storage unit that stores tool information related to the tool shape
  • a machining program based on the machining program Numerical control that is controlled by Numerical control simulation unit that generates numerical control processing results by simulating the numerical control processing of machine tools, and correction conditions and numerical control processing that are conditions for determining the presence or absence of correction points in the machining program.
  • a correction part detection unit that detects a correction part based on the result, a correction section determination part that determines a plurality of consecutive blocks including the correction part as a correction section, and machining based on a machining program, a machining target shape, and tool information.
  • the cutting point calculation unit that obtains the cutting point for the machining target shape of the tool in the movement command of the program, and the machining program modification that corrects the movement command of the correction section so that the cutting point does not change based on the machining program, the correction section, and the cutting point. It is characterized by having a part and.
  • the target is tool path data other than the ball center locus of the ball end mill, it is possible to obtain a machining program conversion device capable of suppressing deterioration of machining quality.
  • FIG. 3 shows an example of the numerical control processing result according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 shows an example of the numerical control processing result according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 shows a state of determining a modified section according to the first embodiment of the present invention.
  • the first figure which shows the mode of finding the cutting point in the ball end mill tool which concerns on Embodiment 1 of this invention.
  • FIG. 2 shows a state of obtaining a cutting point in the ball end mill tool according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a third view showing how to obtain a cutting point in the ball end mill tool according to the first embodiment of the present invention.
  • the first figure which shows the mode of finding the cutting point in the radius end mill tool which concerns on Embodiment 1 of this invention.
  • FIG. 3 is a third view showing how to obtain a cutting point in the radius end mill tool according to the first embodiment of the present invention.
  • the first figure which shows the mode of finding the cutting point in the flat end mill tool which concerns on Embodiment 1 of this invention.
  • the second figure which shows the mode of finding the cutting point in the flat end mill tool which concerns on Embodiment 1 of this invention.
  • FIG. 3 is a third view showing how to obtain a cutting point in the flat end mill tool according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 shows a state in which a modified rotation axis command according to the first embodiment of the present invention is obtained.
  • FIG. 4 shows a state in which a modified rotation axis command according to the first embodiment of the present invention is obtained.
  • the second figure which shows the mode of modifying the rotation axis command which concerns on Embodiment 1 of this invention.
  • the first figure which shows an example of the numerical control processing result in the modified machining program which concerns on Embodiment 1 of this invention.
  • FIG. 3 shows an example of numerical control processing results in the modified machining program according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 shows an example of numerical control processing results in the modified machining program according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a machining program conversion device 100 according to a first embodiment of the present invention.
  • the machining program conversion device 100 includes a machine tool information storage unit 101, a correction condition storage unit 102, a machining program storage unit 103, a machining target shape storage unit 104, a tool information storage unit 105, and a numerical control simulation unit 106.
  • a correction point detection unit 107, a cutting point calculation unit 108, a correction section determination unit 109, an interference check unit 110, a machining program correction unit 111, and a post-correction machining program storage unit 112 are provided.
  • Numerical control machine tool information which is information about a numerically controlled machine tool that processes a machining object, is input to the machine tool information storage unit 101 from the outside.
  • Examples of the external input include an input by an operator operating a keyboard (not shown), an input by data output from the numerical control device 113, and the like. Input from the outside is not shown.
  • the numerically controlled machine tool information is composed of, for example, information on the configuration of the structure and the drive shaft of the numerically controlled machine tool, information on the coordinate system and the tool mounting length, information on the parameters of the numerical control device, and the like.
  • the correction condition storage unit 102 stores the correction condition, which is a condition for determining the presence or absence of the correction portion in the machining program.
  • the machining program includes relative movement commands between the tool and the object to be machined.
  • the machining program storage unit 103 stores the machining program.
  • the machining target shape storage unit 104 stores the machining target shape, which is the finished shape of the machining object.
  • the tool information storage unit 105 stores information regarding the shape of the tool.
  • the numerical control simulation unit 106 simulates the numerical control process of the numerical control machine tool based on the machining program and outputs the numerical control process result.
  • the correction part detection unit 107 detects the correction part in the machining program based on the correction condition and the numerical control processing result.
  • the cutting point calculation unit 108 obtains a cutting point for the machining target shape of the tool in each movement command of the machining program based on the machining program, the machining target shape, and the tool information.
  • the correction section determination unit 109 determines a plurality of consecutive blocks including the correction portion in the machining program as the correction section.
  • the interference check unit 110 detects interference between the tool, the object to be machined, and the structure of the numerically controlled machine tool.
  • the machining program correction unit 111 corrects the movement command of the correction section so that the cutting point does not change based on the machining program, the correction section, and the cutting point.
  • the post-correction machining program storage unit 112 stores the modified machining program.
  • the numerical control simulation unit 106, the correction point detection unit 107, the cutting point calculation unit 108, the correction section determination unit 109, the interference check unit 110, and the machining program correction unit 111 perform each process. It is realized by a processing circuit that is an electronic circuit.
  • the processing circuit according to the embodiment of the present invention may be dedicated hardware or a control circuit including a memory and a CPU (Central Processing Unit) for executing a program stored in the memory.
  • the memory corresponds to, for example, a non-volatile or volatile semiconductor memory such as a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), and a flash memory.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of the control circuit 500 according to the first embodiment of the present invention.
  • the processing circuit is dedicated hardware, the processing circuit is, for example, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), an FPGA (Field Programmable Gate Array), or a combination thereof.
  • the control circuit 500 includes a processor 500a which is a CPU and a memory 500b.
  • the processor 500a which is a CPU and a memory 500b.
  • the processor This is realized by reading and executing a program corresponding to each process in which 500a is stored in the memory 500b.
  • the memory 500b is also used as a temporary memory in each process performed by the processor 500a.
  • the machine tool information storage unit 101, the correction condition storage unit 102, the machining program storage unit 103, the machining target shape storage unit 104, the tool information storage unit 105, and the post-correction machining program storage unit 112 are realized by the memory 500b.
  • FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the machining program conversion device 100 according to the first embodiment of the present invention.
  • the machining program conversion device 100 operates according to the flowchart shown in FIG.
  • the numerical control simulation unit 106 executes the numerical control simulation according to the movement command described in the machining program stored in the machining program storage unit 103 and the numerical control machine tool information stored in the machine tool information storage unit 101, and numerically.
  • the control processing result is calculated (step S1).
  • the correction location detection unit 107 detects the correction location, which is the location to be corrected by the movement command, according to the calculated numerical control processing result and the correction condition stored in the correction condition storage unit 102 (step S2).
  • the correction location detection unit 107 determines whether or not the correction location has been detected (step S3).
  • the cutting point calculation unit 108 stores the movement command of the machining program stored in the machining program storage unit 103 and the machining target shape storage unit 104.
  • the cutting point with respect to the machining curved surface of the tool on the machining curved surface of the machining target shape is obtained according to the machined target shape and the tool information stored in the tool information storage unit 105 (step S4). If the correction location detection unit 107 does not detect the correction location (steps S3, No), the process ends.
  • the machining program correction unit 111 corrects the movement command of the correction section based on the movement command of the machining program, the determined correction section, and the calculated cutting point so that the cutting point does not change (step S5).
  • a machining program in which a movement command for moving a machining object or a tool is moved in a preset path is externally input.
  • the external input include input of data converted using CAD data, graphic input by an operation of a keyboard or the like by an operator, and the like.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the tip position and the tool axial direction of the tool according to the first embodiment of the present invention.
  • the horizontal direction is shown as the X-axis and the vertical direction is shown as the Z-axis.
  • the movement command TP1 shown in FIG. 4 coincides with a plurality of position commands for commanding each of the tool tip positions P0 to P9, which are positions where the tip of the tool passes, and the tip of the tool coincides with each of the tool tip positions P0 to P9. It is composed of a plurality of rotation axis commands that command each of the tool axis directions V0 to V9, which are the directions of the rotation axis at the time.
  • the machining target shape which is the target shape of the machining object including the machining curved surface, which is the curved surface to be machined by the tool, is externally input to the machining target shape storage unit 104.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of a machining target shape according to the first embodiment of the present invention.
  • the machining target shape D1 shown in FIG. 5 has machining curved surfaces E0 to E2.
  • FIG. 6 is a diagram showing a cross section of the processing target shape D1 according to the first embodiment of the present invention.
  • the black dots shown in FIG. 6 are points that serve as boundaries between the processed curved surfaces E0 and E2.
  • Tool information which is information defining the shape of the tool for machining the object to be machined, is externally input to the tool information storage unit 105.
  • the tool information is information that can generate a shape of a tool, and is, for example, information composed of a tool type, a tool diameter, a tool length, and the like.
  • the tool information may be given the inclination of the tool outer diameter bus with respect to the tool center axis, or is information on a tool having an asymmetric shape such as a turning tool. Is also good.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of a tool according to the first embodiment of the present invention.
  • the tool T1 shown in FIG. 7 shows how the tool based on the tool information is a radius end mill.
  • the broken line passing through the center of the tool T1 shown in FIG. 7 is the center line of the tool T1.
  • FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the tool and the machining target shape when the tool is arranged according to the movement command of the machining program according to the first embodiment of the present invention.
  • each of the plurality of black circles indicates the tool tip position indicated by the movement command.
  • the thick line connecting each black circle indicates the tool tip path, which is the path through which the tip of the tool passes during machining.
  • each of the arrows extending from each black circle indicates the tool axis direction commanded by the rotation axis command.
  • the tool T1 is arranged on the machining target shape D1 according to the position of the tip of each tool and the axial direction of each tool.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of a numerically controlled machine tool according to the first embodiment of the present invention.
  • the numerically controlled machine tool M1 shown in FIG. 9 has three linear axes, an X-axis, a Y-axis, and a Z-axis. Further, the numerically controlled machine tool M1 has a rotation axis parallel to the Y axis for rotating the tool and a rotation axis parallel to the Z axis for rotating the table.
  • the arrow B indicates the rotation of the tool
  • the arrow C indicates the rotation of the table.
  • the rotating shaft that rotates the tool may be referred to as axis B
  • the rotating shaft that rotates the table may be referred to as axis C. is there.
  • FIG. 10 is a first diagram showing an example of the numerical control processing result according to the first embodiment.
  • FIG. 11 is a second diagram showing an example of the numerical control processing result according to the first embodiment.
  • FIG. 12 is a third diagram showing an example of the numerical control processing result according to the first embodiment.
  • FIG. 13 is a fourth diagram showing an example of the numerical control processing result according to the first embodiment.
  • FIGS. 10 to 13 show an example of the numerical control processing result calculated in step S1 by the numerical control simulation unit 106 based on the movement command TP1 and the numerical control machine tool information of the numerical control machine tool M1. Is shown.
  • FIG. 10 shows the positions of the X-axis and the Z-axis of the linear axes of the numerically controlled machine tool M1 at each time as the calculated numerical control processing result.
  • the vertical axis represents the position (mm) and the horizontal axis represents the time (sec).
  • FIG. 11 shows the position of the B axis among the rotation axes of the numerically controlled machine tool M1 at each time.
  • the vertical axis represents the position (deg) and the horizontal axis represents the time (sec).
  • FIG. 12 shows the accelerations of the X-axis and the Z-axis of the linear axes of the numerically controlled machine tool M1 at each time.
  • FIG. 10 shows the positions of the X-axis and the Z-axis of the linear axes of the numerically controlled machine tool M1 at each time as the calculated numerical control processing result.
  • the vertical axis represents the position (mm) and the horizontal axis represents the time (sec).
  • FIG. 11 shows the position of the B
  • FIG. 12 shows an upper limit A1 which is an acceleration upper limit of the straight axis and a lower limit A2 which is an acceleration lower limit of the straight axis.
  • FIG. 13 shows the acceleration of the B axis of the rotation axes of the numerically controlled machine tool M1 at each time.
  • the vertical axis represents acceleration and the horizontal axis represents time.
  • FIG. 13 shows an upper limit A3 which is an upper limit of acceleration of the rotating shaft and a lower limit A4 which is an lower limit of acceleration of the rotating shaft.
  • the operation of the correction location detection unit 107 to detect the correction location will be described according to the calculated numerical control processing result and the correction condition stored in the correction condition storage unit 102.
  • the correction condition storage unit 102 is externally input with a correction condition for detecting the correction portion based on the numerical control processing result.
  • the modification condition for detection may be, for example, the allowable range of the position, speed, acceleration or change of acceleration of each drive shaft of the numerically controlled machine tool, or the position, speed, acceleration or of each drive shaft of the numerically controlled machine tool. The value may be beyond the range of acceleration change.
  • the correction condition for detection may be such that the permissible range is obtained according to an arbitrary calculation formula.
  • the correction condition for detection may be selected from a list of correction conditions prepared in advance.
  • FIG. 12 shows a state of examining whether or not the acceleration of the X-axis and the Z-axis of the linearly-advancing axes of the numerically controlled machine tool M1 exceeds the upper limit A1 of the allowable range and the lower limit A2 of the allowable range.
  • FIG. 13 shows a state of examining whether or not the acceleration of the B axis of the rotation axes of the numerically controlled machine tool M1 exceeds the upper limit of the allowable range and the lower limit of the allowable range.
  • the correction location detection unit 107 detects a location where the acceleration of the B axis exceeds the allowable range as a correction location where the movement command should be corrected.
  • FIG. 14 is a first diagram showing how the modified section according to the first embodiment of the present invention is determined.
  • FIG. 15 is a second diagram showing how the modified section according to the first embodiment of the present invention is determined.
  • FIG. 16 is a third diagram showing how the modified section according to the first embodiment of the present invention is determined.
  • FIG. 14 shows how the points where the acceleration of the B axis exceeds the permissible range are detected as the correction points L0 and the correction points L1, respectively.
  • the correction section determination unit 109 determines the correction section, which is the section for correcting the movement command according to the detected correction location. For example, the correction section determination unit 109 determines as a predetermined time range including the detected correction part, determines as a range of predetermined command points including the detected correction part, and determines the detected correction part.
  • the correction section is determined by a method such as determining the range of command points for processing the same processing curved surface including. Further, when a plurality of correction sections are determined and two or more correction sections overlap, they may be combined as one correction section.
  • FIG. 15 shows how the correction sections R0 and R1 are determined for the detected correction points L0 and L1.
  • FIG. 16 shows how the overlapping correction sections R0 and correction sections R1 are combined into one correction section R2.
  • the details of the operation of the cutting point calculation unit 108 for obtaining the cutting point, which is performed in step S4 of FIG. 3, will be described.
  • the tool tip position is a position relative to the machined object when the tool machined the machined object.
  • the tool axis direction is a direction relative to the surface of the machined object when the tool processes the machined object. Therefore, when the tool is arranged according to the tool tip position and the tool axis direction, ideally, the tool and the machining curved surface of the machining target shape come into contact with each other. At this time, the point where the tool and the machining curved surface meet on the machining curved surface of the machining target shape is obtained as the cutting point.
  • the cutting point can be obtained by the following method.
  • FIG. 17 is a first diagram showing a state of obtaining a cutting point in the ball end mill tool according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 shows a state in which the tool 10 arranged so that the tip is at the tool tip position 12 and the rotation axis is in the tool axis direction 11 is separated from the machining curved surface 14.
  • the cutting point calculation unit 108 obtains one point on the machining curved surface as the cutting point 13 at which the distance between the tool 10 and the machining curved surface 14 is the shortest.
  • FIG. 18 is a second diagram showing a state of obtaining a cutting point in the ball end mill tool according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 shows a state in which the tool 10 arranged so that the tip is at the tool tip position 12 and the rotation axis is in the tool axis direction 11 is in contact with the machining curved surface 14. At this time, the cutting point 13 becomes a contact point between the tool 10 and the machining curved surface 14.
  • FIG. 19 is a third diagram showing a state of obtaining a cutting point in the ball end mill tool according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 shows a state in which the tool 10 arranged so that the tip is at the tool tip position 12 and the rotation axis is in the tool axis direction 11 is in a state of interfering with the machining curved surface 14.
  • the cutting point 13 one point where the offset tool 15 and the machining curved surface 14 are in contact with each other when the tool 10 is offset inward until it comes into contact with the machining curved surface 14 is obtained. ..
  • FIG. 20 is a first diagram showing a state of obtaining a cutting point in the radius end mill tool according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 20 shows a state in which the tool 20 arranged so that the tip is at the tool tip position 22 and the rotation axis is in the tool axis direction 21 is in a state of being separated from the machining curved surface 24.
  • the cutting point calculation unit 108 obtains one point on the machining curved surface as the cutting point 23, which minimizes the distance between the tool 20 and the machining curved surface 24.
  • FIG. 21 is a second diagram showing a state of obtaining a cutting point in the radius end mill tool according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 22 is a third view showing how to obtain a cutting point in the radius end mill tool according to the first embodiment of the present invention. 21 and 22 show how the cutting point calculation unit 108 obtains the cutting point 23 when the tool in FIGS. 18 and 19 is a radius end mill.
  • FIG. 23 is a first diagram showing a state of obtaining a cutting point in the flat end mill tool according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 23 shows a state in which the tool 30 arranged so that the tip is at the tool tip position 32 and the rotation axis is in the tool axis direction 31 is in a state of being separated from the machining curved surface 34.
  • the cutting point calculation unit 108 obtains one point on the machining curved surface as the cutting point 33, which minimizes the distance between the tool 30 and the machining curved surface 34.
  • FIG. 24 is a second diagram showing a state of obtaining a cutting point in the flat end mill tool according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 25 is a third view showing how to obtain a cutting point in the flat end mill tool according to the first embodiment of the present invention. 24 and 25 show how the cutting point calculation unit 108 obtains the cutting point 33 when the tool in FIGS. 18 and 19 is a flat end mill.
  • FIG. 26 is a diagram showing how to obtain a cutting point on a machining curved surface of a machining target shape when a tool is arranged according to a movement command of the machining program according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 26 shows how to obtain a cutting point on the machining curved surface of the machining target shape D1 when the tool T1 is arranged based on the tool tip positions P0 to P9 and the tool axial directions V0 to V9 commanded by the movement command TP1. Shown.
  • Cutting points C0 to C9 are obtained as points where the tool T1 comes into contact with the machining curved surface for each of the tool tip positions P0 to P9.
  • step S5 of FIG. 3 the processing in which the machining program correction unit 111 corrects the movement command based on the movement command of the machining program, the determined correction section, and the calculated cutting point will be described in detail.
  • the machining program correction unit 111 corrects the rotation axis command of the correction section.
  • a correction method for example, the position command is replaced so that the movement path of the tool in the correction section becomes a smooth curve, the rotation axis command is retaken on the curve, and the rotation axis command is smoothed by using a moving average or the like. Methods such as processing can be mentioned.
  • the machining program correction unit 111 does not exceed the allowable range of the speed, acceleration, and acceleration change of the rotation axis given as the above-mentioned correction condition of the position command. By substituting with a position command having such a derivative, the corrected rotation axis command can be corrected while satisfying the correction conditions.
  • the machining program correction unit 111 sets the angle between the tool axis direction according to the rotation axis command before correction and the normal vector of the machining surface at the cutting point, and the tool axis direction and cutting point according to the rotation axis command after correction.
  • the rotation axis command may be modified so that the difference between the angles formed with the normal vector of the machined surface is equal to or less than a predetermined value.
  • the machining program correction unit 111 extracts the first information which is a movement command having a cutting point on the same machining curved surface in the movement commands of all the correction sections, and sets the tool in the traveling direction and the adjacent direction.
  • the rotation axis command may be modified so that the rotation axis command of the adjacent movement command is uniformly smooth.
  • the tool axis direction is between the tool axis direction by the movement command existing at the end and the tool axis direction by the movement command existing at the opposite end.
  • the normal vector of the machining surface at each cutting point is calculated, and the movement command is given according to the amount of change in the normal vector that is close to the traveling direction and adjacent direction of the tool.
  • FIG. 27 is a first diagram showing how the modified rotation axis command according to the first embodiment of the present invention is obtained.
  • the vertical axis represents the position and the horizontal axis represents the time.
  • FIG. 27 shows how the machining program correction unit 111 extracts the rotation axis commands B1 to B8 included in the determined correction section R2 from the rotation axis commands B0 to B9 of the movement command TP1 of the machining program.
  • the rotation axis commands B0 to B9 are rotation axis commands used to determine the tool axis directions V0 to V9 of the movement command TP1, respectively.
  • FIG. 28 is a second diagram showing how the modified rotation axis command according to the first embodiment of the present invention is obtained.
  • the vertical axis represents the position and the horizontal axis represents the time.
  • FIG. 28 shows how the machining program correction unit 111 generates a smooth curve U0 that replaces the extracted rotation axis commands B1 to B8. At this time, the end points of the curve U0 coincide with B1 and B8, respectively.
  • FIG. 29 is a third diagram showing how the modified rotation axis command according to the first embodiment of the present invention is obtained.
  • the vertical axis represents the position and the horizontal axis represents the time.
  • FIG. 29 shows how the machining program correction unit 111 requests new rotation axis commands B2'to B7'to replace the rotation axis commands B2 to B7 before correction on the generated curve U0.
  • the machining program correction unit 111 obtains a point on the curve U0 corresponding to the time in the rotation axis commands B2 to B7 before the correction as new rotation axis commands B2'to B7'.
  • FIG. 30 is a fourth diagram showing how the modified rotation axis command according to the first embodiment of the present invention is obtained.
  • the vertical axis represents the position and the horizontal axis represents the time.
  • FIG. 30 shows the finally modified B-axis rotation axis commands B0, B1, B2'to B7', B8, B9.
  • the tool tip position is corrected according to the corrected rotation axis command.
  • the machining program correction unit 111 corrects the tool tip position so that the position of the cutting point calculated in advance does not change.
  • the tool tip position is uniquely determined by following the new tool axis direction and cutting point defined by the modified rotary axis command.
  • FIG. 31 is a first diagram showing how the rotation axis command according to the first embodiment of the present invention is modified.
  • FIG. 31 shows the tool tip point position before correction and the cutting point of the tool arranged according to the tool axis direction determined by the rotation axis command.
  • FIG. 32 is a second diagram showing how the rotation axis command according to the first embodiment of the present invention is modified.
  • FIG. 32 shows how to obtain the corrected tool tip position so that the cutting point does not change when the tool is directed in the corrected tool axis direction determined by the corrected rotation axis command. ..
  • the tool arranged in the original tool tip point position and the tool axis direction is set with the cutting point as the rotation center so that the rotation axis coincides with the corrected tool axis direction 26.
  • the position determined by rotating may be obtained as the tool tip position 27 after correction.
  • FIG. 33 is a diagram showing a state in which the corrected tool tip position is obtained according to the corrected tool axial direction and the cutting point according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 33 shows how the machining program correction unit 111 obtains the corrected tool tip position based on the cutting point and the corrected rotation axis command.
  • the corrected tool axis directions W2 to W7 defined by the corrected rotation axis commands B2'to B7' are obtained.
  • the rotation axis commands B0, B1, B8, and B9 do not change, the tool axis directions V0, V1, V8, and V9 also do not change.
  • the machining program correction unit 111 moves the rotation axis of the tool in the corrected tool axis directions W2 to W7 with the cutting points C2 to C7 as the rotation centers for the tools arranged at the tool tip positions P2 to P7, respectively. Rotate to match.
  • the tool tip position after rotation can be obtained as the tool tip positions P2 to P7 after correction, respectively.
  • the interference check unit 110 determines the tool, the object to be machined, and the numerical value based on the numerically controlled machine tool information, the tool tip position, and the tool axial direction stored in the machine tool information storage unit 101. Determines the presence or absence of interference between the structures of the controlled machine tool.
  • the machined program correction unit 111 must use the corrected tool tip position and tool axial direction. It is possible to do.
  • the machining program correction unit 111 determines that interference occurs based on the corrected tool tip position and tool axis direction, it is in the rotation axis command region where interference does not occur when the rotation axis command is corrected in advance. It is possible to obtain a certain correctable area and correct the rotation axis command within the correctable area. Further, when the rotation axis command cannot be corrected without causing interference, the interference check unit 110 may notify the operator to that effect.
  • the machining program correction unit 111 corrects the movement command based on the corrected tool tip position and rotation axis command, and stores the modified machining program in the post-correction machining program storage unit 112. At this time, the machining program correction unit 111 may execute the numerical control simulation based on the movement command of the post-correction machining program and confirm the numerical control processing result. Further, the machining program correction unit 111 may notify the operator of the numerical control processing result.
  • FIG. 34 is a first diagram showing an example of numerical control processing results in the modified machining program according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 34 shows an example of the numerical control processing result calculated based on the corrected movement command TP1 and the numerical control machine tool information of the numerical control machine tool M1.
  • FIG. 34 shows the positions of the X-axis and the Z-axis of the linear axes of the numerically controlled machine tool M1 at each time as the calculated numerical control processing results.
  • FIG. 35 is a second diagram showing an example of the numerical control processing result in the modified machining program according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 35 shows the position of the B axis among the rotation axes of the numerically controlled machine tool M1 at each time.
  • FIG. 36 is a third diagram showing an example of numerical control processing results in the modified machining program according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 36 shows the accelerations of the X-axis and the Z-axis of the linear axes of the numerically controlled machine tool M1 at each time.
  • FIG. 37 is a fourth diagram showing an example of numerical control processing results in the modified machining program according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 37 shows the acceleration of the B axis of the rotation axes of the numerically controlled machine tool M1 at each time.
  • the machining program correction unit 111 obtains the corrected tool tip position and the rotation axis command, corrects the movement command of the machining program based on the corrected tool tip point position and the rotation axis command, and after the correction. You can create a machining program.
  • the post-correction machining program stored in the post-correction machining program storage unit 112 is input to the numerical control device 113 and machining is performed. The above is the operation of the machining program conversion apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • the machining program conversion device 100 in order to correct the movement command so that the cutting point does not change, even in the machining program that commands other than the ball center locus of the ball end mill. , It has the effect of making it possible to modify the rotation axis command so that cutting and uncut parts do not occur. Further, by determining the correction section in advance, the time required for correction is shortened, and the work efficiency is improved.
  • the machining program conversion device 100 suppresses abrupt movement of the drive shaft by detecting and correcting a portion where the acceleration or the change in acceleration exceeds the permissible range, and the machining quality is improved. It has the effect of improving. Further, the machining program converter 100 corrects the rotation axis command so as not to exceed the permissible range of acceleration or the permissible range of acceleration change, thereby suppressing the sudden movement of the rotation axis and improving the machining quality. Play. In addition, it is possible to suppress the occurrence of interference due to the modification of the movement command, and the man-hours for confirming the modified machining program can be suppressed, which has the effect of improving work efficiency.
  • FIG. 38 is a diagram showing the configuration of the numerical control device 200 according to the second embodiment of the present invention.
  • the components having the same functions as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals as those in the first embodiment, and duplicate description will be omitted.
  • the numerical control device 200 includes an interpolation acceleration / deceleration unit 201 in addition to the functional unit included in the machining program conversion device 100.
  • the interpolation acceleration / deceleration unit 201 interpolates the interpolation cycle of each drive axis, that is, the amount of movement per unit time according to the movement command based on the post-correction processing program stored in the post-correction processing program storage unit 112. Is generated and output to the motor drive unit 202.
  • the motor drive unit 202 drives the motor so that each axis of the numerically controlled machine tool moves to a desired position according to the interpolation point.
  • Other operations are the same as those of the machining program conversion device 100 described in the first embodiment of the present invention, and thus the description thereof will be omitted.
  • the above is an example of the operation of the numerical control device 200 according to the second embodiment of the present invention.
  • the numerical control device 200 since the numerical control device 200 has the constituent elements of the machining program conversion device 100, it is possible to perform numerical control according to the modified movement command. Therefore, it is not necessary to output the modified machining program to the outside once, and the work efficiency can be improved.
  • FIG. 39 is a diagram showing the configuration of the machining program conversion apparatus 300 according to the third embodiment of the present invention.
  • the machining program conversion device 300 includes a state observation unit 301 and a learning unit 302 in addition to the configuration of the machining program conversion device 100.
  • the state observation unit 301 observes the observation results such as the movement command of the machining program and the cutting point calculated by the cutting point calculation unit 108 as state variables.
  • the learning unit 302 learns how to correct the movement command in the machining program correction unit 111 based on the data set created based on the state variables observed by the state observation unit 301.
  • Any learning algorithm may be used as the learning algorithm used by the learning unit 302.
  • reinforcement learning an action subject who is an agent in a certain environment observes the current state and decides an action to be taken. Agents get rewarded from the environment by choosing an action and learn how to get the most reward through a series of actions.
  • Q-learning or TD-learning is known as a typical method of reinforcement learning.
  • the general update formula of the action value function Q (s, a) is represented by the formula (1).
  • the action value function Q (s, a) is also called an action value table.
  • s t represents the environment at time t
  • a t represents the behavior in time t.
  • rt + 1 represents the reward received by this change in the environment.
  • ⁇ represents the discount rate.
  • ⁇ represents the learning coefficient. Note that ⁇ is in the range of 0 ⁇ ⁇ 1 and ⁇ is in the range of 0 ⁇ ⁇ 1.
  • Method of correcting movement command in the machining program correcting section 111 is an action a t.
  • the learning unit 302 includes a reward calculation unit 303 and a function update unit 304.
  • the reward calculation unit 303 calculates the reward r based on the relationship between the numerical control processing result and the correction condition. For example, the reward calculation unit 303 increases the reward r when the numerical control processing result is within the permissible range of the correction condition. For example, the reward calculation unit 303 gives a reward of "1". On the other hand, when the numerical control processing result exceeds the permissible range of the correction condition, the reward calculation unit 303 reduces the reward r. For example, the reward calculation unit 303 gives a reward of "-1".
  • the relationship between the numerical control processing result and the correction condition is extracted according to a known method.
  • the function update unit 304 updates the function for determining the correction method of the movement command in the machining program correction unit 111 according to the reward calculated by the reward calculation unit 303. For example, in the case of Q-learning, it is used as a function for determining the correction method of the movement command in the action-value function Q (s t, a t) the machining program correcting section 111 of the formula (1).
  • the method of correcting the movement command in the machining program correction unit 111 may be selected from a plurality of methods prepared in advance.
  • the machining program correction unit 111 corrects the movement command of the machining program based on the movement command of the machining program, the determined correction section, the calculated cutting point, and the correction method of the determined movement command.
  • the other operations are the same as the operations of the machining program conversion device according to the first embodiment of the present invention, and thus the description thereof will be omitted.
  • the present invention is not limited to this.
  • the learning algorithm it is also possible to apply supervised learning, unsupervised learning, semi-supervised learning, etc. in addition to reinforcement learning.
  • deep learning that learns the extraction of the feature amount itself can also be used, and other known methods such as neural network, genetic programming, functional logic programming, and support can be used.
  • Machine learning may be performed according to a vector machine or the like.
  • the machine learning device is used to learn how to correct the movement command in the machining program correction unit 111.
  • the machine learning device is connected to the machining program conversion device via, for example, a network. It may be a device separate from the program conversion device 300. Further, the machine learning device may be built in the machining program conversion device 300. Further, the machine learning device may exist on the cloud server.
  • the learning unit 302 may learn the method of correcting the movement command in the machining program correction unit 111 based on the data sets created for the plurality of machining program conversion devices.
  • the learning unit 302 may acquire a data set from a plurality of machining program conversion devices used at the same site, or data collected from a plurality of machine tools operating independently at different sites. The set may be used to learn how to correct the movement command in the machining program correction unit 111.
  • a machining program conversion device that collects a data set to the target on the way, or conversely remove it from the target.
  • a machine learning device that has learned how to correct a movement command in the machining program correction unit 111 for a certain machining program conversion device is attached to a machining program conversion device different from the one machining program conversion device, and the other machining program conversion device is attached. The method of correcting the movement command in the machining program correction unit 111 may be relearned and updated.
  • the machining program conversion device 300 According to the machining program conversion device according to the third embodiment of the present invention, the machining program can be modified while learning the modification method of the movement command of the machining program. , The movement of the drive shaft becomes smooth and the processing quality is improved.
  • the configuration shown in the above-described embodiment shows an example of the content of the present invention, can be combined with another known technique, and is one of the configurations without departing from the gist of the present invention. It is also possible to omit or change the part.
  • 100, 300 Machining program conversion device 101 Machine tool information storage unit, 102 Correction condition storage unit, 103 Machining program storage unit, 104 Machining target shape storage unit, 105 Tool information storage unit, 106 Numerical control simulation unit, 107 Correction location detection Unit, 108 cutting point calculation unit, 109 correction section determination unit, 110 interference check unit, 111 machining program correction unit, 112 post-correction machining program storage unit, 113 numerical control device, 200 numerical control device, 201 interpolation acceleration / deceleration unit, 202 Motor drive unit, 301 state observation unit, 302 learning unit, 303 reward calculation unit, 304 function update unit, 500 control circuit, 500a processor, 500b memory.

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Abstract

加工プログラム変換装置（１００）は、加工プログラムに基づいて加工プログラムにより制御される数値制御工作機械の数値制御処理を模擬することで数値制御処理結果を生成する数値制御シミュレーション部（１０６）と、加工プログラム中の修正箇所の有無を判定する条件である修正条件と数値制御処理結果とに基づいて修正箇所を検知する修正箇所検知部（１０７）と、修正箇所を含む連続した複数のブロックを修正区間として決定する修正区間決定部（１０９）と、加工プログラム、加工目標形状、工具情報に基づいて加工プログラムの移動指令における工具の加工目標形状に対する切削点を求める切削点算出部（１０８）と、加工プログラム、修正区間および切削点に基づいて切削点が変化しない様に修正区間の移動指令を修正する加工プログラム修正部（１１１）と、を備えることを特徴とする。

Description

加工プログラム変換装置、数値制御装置および加工プログラムの変換方法
　本発明は、加工対象物を切削加工する工作機械を制御する加工プログラムを変換する加工プログラム変換装置、数値制御装置、および加工プログラムの変換方法に関する。
　加工対象物を切削加工する工作機械を制御する数値制御装置が加工を行うためには、工具または加工対象物をあらかじめ設定された経路に移動させるための移動指令が記述された数値制御加工プログラムを用いる必要がある。以降、数値制御加工プログラムを、単に加工プログラムと呼ぶ。加工プログラムは、例えば市販のＣＡＤ（Computer　Aided　Design）／ＣＡＭ（Computer　Aided　Manufacturing）装置によって作成される。また、加工プログラムは、Ｇコード、マクロ文などで記述される。ここでＧコードとは、例えば、数値制御によって位置決め、直線補間、円弧補間、および平面指定を行う際に、加工プログラムに記述される指令コードである。
　従来、自由曲面を有する形状、または３軸制御加工では加工が困難な形状の加工を行う際には、加工対象物または工具の並進運動と回転運動とを行う機構を備える５軸制御工作機械が用いられる。ＣＡＤ／ＣＡＭ装置は、工具経路データを作成する。工具経路データとは、加工対象物または加工曲面に接するようにして仮想的に工具を移動させた経路を点列化して工具先端の指令点を生成し指令位置を直線で結んで近似した経路と、各指令位置における工具と加工対象物との間の相対姿勢を決定するための回転軸角度指令と、を含むデータである。
　ＣＡＤ／ＣＡＭ装置から出力される工具経路データは、数値制御装置が解釈できるＧコードの移動指令として加工プログラムに記述される。加工プログラムは、数値制御工作機械が有する数値制御装置に入力される。数値制御工作機械は、この加工プログラムに従って切削加工を行う。数値制御装置は加工プログラムを読み取り、解釈することによって移動指令を用いて補間周期ごとに工具経路を補間した補間データを作成する。数値制御装置は、作成した補間データによって数値制御工作機械の各軸を制御する。数値制御工作機械は、数値制御装置による制御に基づいて工具を所望の位置に移動させることで加工を行う。
　上述の手順によって生成された加工プログラムを用いて加工を行う場合、加工プログラムの移動指令により工具の姿勢を定める回転軸の速度が急激に変化し、大きな加速度が発生することで加工品質が低下する場合がある。このような場合、数値制御装置が移動指令のうち回転軸指令を補正することにより、大きな加速度の発生を抑制することが行われている。
　特許文献１は、ボールエンドミルのボールを中心とした軌跡に対して回転軸指令を変化させた補正軌跡データを作成することで、複数の駆動軸の最大加速度のうち、最も大きい加速度が最も低くなるような軌跡を決定することができる方法を開示する。
特開２０１０－６１２９７号公報
　しかしながら、特許文献１に記載の従来技術では、制御対象がボールエンドミルのボール中心軌跡に限定され、ボールエンドミル以外の他の工具では加工対象物への削り込みまたは削り残しが発生する可能性がある。このため、ボールエンドミルのボール中心軌跡として作成された加工プログラム以外には適用できないという問題があった。
　本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、対象がボールエンドミルのボール中心軌跡以外の加工プログラムであっても、加工品質の劣化を抑制することができる加工プログラム変換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、本発明は、工具をあらかじめ定められた経路に従って移動させる指令である移動指令が記述された加工プログラムを記憶する加工プログラム記憶部と、工具が移動することによって加工される加工対象物の仕上り形状である加工目標形状を記憶する加工目標形状記憶部と、工具の形状に関する工具情報を記憶する工具情報記憶部と、加工プログラムに基づいて加工プログラムにより制御される数値制御工作機械の数値制御処理を模擬することで数値制御処理結果を生成する数値制御シミュレーション部と、加工プログラム中の修正箇所の有無を判定する条件である修正条件と数値制御処理結果とに基づいて修正箇所を検知する修正箇所検知部と、修正箇所を含む連続した複数のブロックを修正区間として決定する修正区間決定部と、加工プログラム、加工目標形状、工具情報に基づいて加工プログラムの移動指令における工具の加工目標形状に対する切削点を求める切削点算出部と、加工プログラム、修正区間および切削点に基づいて切削点が変化しない様に修正区間の移動指令を修正する加工プログラム修正部と、を備えることを特徴とする。
　本発明によれば、対象がボールエンドミルのボール中心軌跡以外の工具経路データであっても、加工品質の劣化を抑制することができる加工プログラム変換装置を得ることができるという効果を奏する。
本発明の実施の形態１にかかる加工プログラム変換装置の構成を示す図 本発明の実施の形態１にかかる制御回路の構成例を示す図 本発明の実施の形態１にかかる加工プログラム変換装置の動作を示すフローチャート 本発明の実施の形態１にかかる工具の先端位置および工具軸方向の一例を示す図 本発明の実施の形態１にかかる加工目標形状の一例を示す図 本発明の実施の形態１にかかる加工目標形状の断面を示す図 本発明の実施の形態１にかかる工具の一例を示す図 本発明の実施の形態１にかかる加工プログラムの移動指令に従って工具を配置した際の工具と加工目標形状との関係を示す図 本発明の実施の形態１にかかる数値制御工作機械の一例を示す図 本発明の実施の形態１にかかる数値制御処理結果の一例を示す第１の図 本発明の実施の形態１にかかる数値制御処理結果の一例を示す第２の図 本発明の実施の形態１にかかる数値制御処理結果の一例を示す第３の図 本発明の実施の形態１にかかる数値制御処理結果の一例を示す第４の図 本発明の実施の形態１にかかる修正区間を決定する様子を示す第１の図 本発明の実施の形態１にかかる修正区間を決定する様子を示す第２の図 本発明の実施の形態１にかかる修正区間を決定する様子を示す第３の図 本発明の実施の形態１にかかるボールエンドミル工具における切削点を求める様子を示す第１の図 本発明の実施の形態１にかかるボールエンドミル工具における切削点を求める様子を示す第２の図 本発明の実施の形態１にかかるボールエンドミル工具における切削点を求める様子を示す第３の図 本発明の実施の形態１にかかるラジアスエンドミル工具における切削点を求める様子を示す第１の図 本発明の実施の形態１にかかるラジアスエンドミル工具における切削点を求める様子を示す第２の図 本発明の実施の形態１にかかるラジアスエンドミル工具における切削点を求める様子を示す第３の図 本発明の実施の形態１にかかるフラットエンドミル工具における切削点を求める様子を示す第１の図 本発明の実施の形態１にかかるフラットエンドミル工具における切削点を求める様子を示す第２の図 本発明の実施の形態１にかかるフラットエンドミル工具における切削点を求める様子を示す第３の図 本発明の実施の形態１にかかる加工プログラムの移動指令に従って工具を配置した際の加工目標形状の加工曲面上の切削点を求める様子を示す図 本発明の実施の形態１にかかる修正後の回転軸指令を求める様子を示す第１の図 本発明の実施の形態１にかかる修正後の回転軸指令を求める様子を示す第２の図 本発明の実施の形態１にかかる修正後の回転軸指令を求める様子を示す第３の図 本発明の実施の形態１にかかる修正後の回転軸指令を求める様子を示す第４の図 本発明の実施の形態１にかかる回転軸指令を修正する様子を示す第１の図 本発明の実施の形態１にかかる回転軸指令を修正する様子を示す第２の図 本発明の実施の形態１にかかる修正後の工具軸方向と切削点に従って修正後の工具先端位置を求める様子を示す図 本発明の実施の形態１にかかる修正後の加工プログラムにおける数値制御処理結果の一例を示す第１の図 本発明の実施の形態１にかかる修正後の加工プログラムにおける数値制御処理結果の一例を示す第２の図 本発明の実施の形態１にかかる修正後の加工プログラムにおける数値制御処理結果の一例を示す第３の図 本発明の実施の形態１にかかる修正後の加工プログラムにおける数値制御処理結果の一例を示す第４の図 本発明の実施の形態２にかかる数値制御装置の構成を示す図 本発明の実施の形態３にかかる加工プログラム変換装置の構成を示す図
　以下に、本発明の実施の形態にかかる加工プログラム変換装置、数値制御装置および加工プログラムの変換方法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．
　図１は、本発明の実施の形態１にかかる加工プログラム変換装置１００の構成を示す図である。加工プログラム変換装置１００は、工作機械情報記憶部１０１と、修正条件記憶部１０２と、加工プログラム記憶部１０３と、加工目標形状記憶部１０４と、工具情報記憶部１０５と、数値制御シミュレーション部１０６と、修正箇所検知部１０７と、切削点算出部１０８と、修正区間決定部１０９と、干渉チェック部１１０と、加工プログラム修正部１１１と、修正後加工プログラム記憶部１１２と、を備える。
　工作機械情報記憶部１０１には、加工対象物を加工する数値制御工作機械に関する情報である数値制御工作機械情報が外部から入力される。外部からの入力とは、例えば作業者による図示しないキーボードなどの操作による入力、数値制御装置１１３からのデータ出力による入力、などが挙げられる。なお、外部からの入力は図示しない。数値制御工作機械情報は、例えば、数値制御工作機械の構造物および駆動軸の構成の情報、座標系および工具取付け長さに関する情報、数値制御装置のパラメータに関する情報などから構成される。
　修正条件記憶部１０２は、加工プログラム中の修正箇所の有無を判定する条件である修正条件を記憶する。加工プログラムには、工具と加工対象物との間の相対的な移動指令が含まれている。加工プログラム記憶部１０３は、加工プログラムを記憶する。加工目標形状記憶部１０４は、加工対象物の仕上り形状である加工目標形状を記憶する。工具情報記憶部１０５は、工具の形状に関する情報を記憶する。数値制御シミュレーション部１０６は、加工プログラムに基づいて数値制御工作機械の数値制御処理を模擬して数値制御処理結果を出力する。
　修正箇所検知部１０７は、修正条件と数値制御処理結果とに基づいて加工プログラム中の修正箇所を検知する。切削点算出部１０８は、加工プログラム、加工目標形状、工具情報に基づいて加工プログラムの各移動指令における工具の加工目標形状に対する切削点を求める。修正区間決定部１０９は、加工プログラム中の修正箇所を含む連続した複数のブロックを修正区間として決定する。干渉チェック部１１０は、工具、加工対象物および数値制御工作機械の構造物の間の干渉を検知する。加工プログラム修正部１１１は、加工プログラム、修正区間および切削点に基づいて切削点が変化しない様に修正区間の移動指令を修正する。修正後加工プログラム記憶部１１２は、修正後の加工プログラムを記憶する。
　本発明の実施の形態１にかかる数値制御シミュレーション部１０６、修正箇所検知部１０７、切削点算出部１０８、修正区間決定部１０９、干渉チェック部１１０、および加工プログラム修正部１１１は、各処理を行う電子回路である処理回路により実現される。
　本発明の実施の形態にかかる処理回路は、専用のハードウェアであっても、メモリおよびメモリに格納されるプログラムを実行するＣＰＵ（Central　Processing　Unit、中央演算装置）を備える制御回路であってもよい。ここでメモリとは、例えば、ＲＡＭ（Random　Access　Memory）、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）、フラッシュメモリなどの、不揮発性または揮発性の半導体メモリなどが該当する。図２は、本発明の実施の形態１にかかる制御回路５００の構成例を示す図である。処理回路が、専用のハードウェアである場合、処理回路は、例えば、ＡＳＩＣ（Application　Specific　Integrated　Circuit）、ＦＰＧＡ（Field　Programmable　Gate　Array）、またはこれらを組み合わせたものである。
　図２に示すように、制御回路５００は、ＣＰＵであるプロセッサ５００ａと、メモリ５００ｂとを備える。図２に示す制御回路５００により数値制御シミュレーション部１０６、修正箇所検知部１０７、切削点算出部１０８、修正区間決定部１０９、干渉チェック部１１０、および加工プログラム修正部１１１が実現される場合、プロセッサ５００ａがメモリ５００ｂに記憶された、各処理に対応するプログラムを読みだして実行することにより実現される。また、メモリ５００ｂは、プロセッサ５００ａが実施する各処理における一時メモリとしても使用される。工作機械情報記憶部１０１、修正条件記憶部１０２、加工プログラム記憶部１０３、加工目標形状記憶部１０４、工具情報記憶部１０５、修正後加工プログラム記憶部１１２は、メモリ５００ｂで実現される。
　図３は、本発明の実施の形態１にかかる加工プログラム変換装置１００の動作を示すフローチャートである。加工プログラム変換装置１００は、図３に示すフローチャートに従って動作する。
　数値制御シミュレーション部１０６は、加工プログラム記憶部１０３に記憶された加工プログラムに記述された移動指令、および工作機械情報記憶部１０１に記憶された数値制御工作機械情報に従って数値制御シミュレーションを実行し、数値制御処理結果を算出する（ステップＳ１）。修正箇所検知部１０７は、算出した数値制御処理結果および修正条件記憶部１０２に記憶された修正条件に従って、移動指令の修正すべき箇所である修正箇所を検知する（ステップＳ２）。
　修正箇所検知部１０７は、修正箇所を検知したか判定する（ステップＳ３）。修正箇所検知部１０７が、修正箇所を検知した場合（ステップＳ３，Ｙｅｓ）、切削点算出部１０８は、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移動指令、加工目標形状記憶部１０４に記憶された加工目標形状、および工具情報記憶部１０５に記憶された工具情報に従って、加工目標形状の加工曲面上における工具の加工曲面に対する切削点を求める（ステップＳ４）。修正箇所検知部１０７が、修正箇所を検知しない場合（ステップＳ３，Ｎｏ）、処理は終了する。加工プログラム修正部１１１は、加工プログラムの移動指令、決定された修正区間および算出された切削点に基づいて、切削点が変化しない様に修正区間の移動指令を修正する（ステップＳ５）。
　加工プログラムの移動指令について説明する。加工プログラム記憶部１０３には、加工対象物または工具をあらかじめ設定された経路を移動させるための移動指令が記述される加工プログラムが外部入力される。外部入力とは、例えば、ＣＡＤデータを用いて変換されたデータの入力、作業者によるキーボードなどの操作による図形入力、などが挙げられる。
　図４は、本発明の実施の形態１にかかる工具の先端位置および工具軸方向の一例を示す図である。図４において、横方向をＸ軸、縦方向をＺ軸として示す。図４に示す移動指令ＴＰ１は、工具の先端が通過する位置である工具先端位置Ｐ０～Ｐ９のそれぞれを指令する複数の位置指令と、工具の先端が工具先端位置Ｐ０～Ｐ９のそれぞれと一致した時点の回転軸の方向である工具軸方向Ｖ０～Ｖ９のそれぞれを指令する複数の回転軸指令とから構成される。
　加工目標形状記憶部１０４には、工具により加工すべき曲面である加工曲面を含む加工対象物の目標の形状である加工目標形状が外部入力される。
　図５は、本発明の実施の形態１にかかる加工目標形状の一例を示す図である。図５に示される加工目標形状Ｄ１は、加工曲面Ｅ０～Ｅ２を有する。また、図６は、本発明の実施の形態１にかかる加工目標形状Ｄ１の断面を示す図である。図６に示される黒点は、加工曲面Ｅ０～Ｅ２の境界となる点である。
　工具情報記憶部１０５には、加工対象物を加工するための工具の形状を定義する情報である工具情報が外部入力される。工具情報とは、工具の形状を生成することができる情報であって、例えば、工具の種類、工具径、工具長などから構成される情報である。例えば、テーパ等を有する工具形状の場合は、工具情報は、工具中心軸に対する工具外径母線の傾きなどが与えられても良いし、旋削工具等の非対称な形状である工具の情報であっても良い。
　図７は、本発明の実施の形態１にかかる工具の一例を示す図である。図７に示す工具Ｔ１は、工具情報に基づいた工具がラジアスエンドミルである様子を示したものである。図７に示される工具Ｔ１の中心を通る破線は、工具Ｔ１の中心線である。
　図８は、本発明の実施の形態１にかかる加工プログラムの移動指令に従って工具を配置した際の工具と加工目標形状との関係を示す図である。図８において、複数の黒丸のそれぞれは、移動指令で示される工具先端位置を示す。各黒丸を結んだ太線は、加工を行う際に工具の先端が通過する経路である工具先端経路を示す。また、各黒丸から伸びる矢印のそれぞれは、回転軸指令で指令される工具軸方向を示す。工具Ｔ１は、各工具先端位置と各工具軸方向とに従って、加工目標形状Ｄ１上に配置される。
　図９は、本発明の実施の形態１にかかる数値制御工作機械の一例を示す図である。図９に示す数値制御工作機械Ｍ１は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３つの直進軸を有する。また、数値制御工作機械Ｍ１は、工具を回転させるＹ軸と平行な回転軸と、テーブルを回転させるＺ軸と平行な回転軸とを有する。図９において矢印Ｂは工具の回転を示し、矢印Ｃはテーブルの回転を示す。以下の説明では、工具を回転させる回転軸とテーブルを回転させる回転軸とを区別するために、工具を回転させる回転軸を軸Ｂと称し、テーブルを回転させる回転軸を軸Ｃと称する場合がある。
　図１０は、実施の形態１にかかる数値制御処理結果の一例を示す第１の図である。図１１は、実施の形態１にかかる数値制御処理結果の一例を示す第２の図である。図１２は、実施の形態１にかかる数値制御処理結果の一例を示す第３の図である。図１３は、実施の形態１にかかる数値制御処理結果の一例を示す第４の図である。具体的には、図１０～１３は、数値制御シミュレーション部１０６が、移動指令ＴＰ１と数値制御工作機械Ｍ１の数値制御工作機械情報とに基づいて、ステップＳ１で算出した、数値制御処理結果の一例を示したものである。
　図１０は、算出した数値制御処理結果として、各時間における数値制御工作機械Ｍ１の直進軸のうちＸ軸およびＺ軸の位置を示す。図１０では、縦軸を位置（mm）、横軸を時間（sec）で示す。図１１は、各時間における数値制御工作機械Ｍ１の回転軸のうちＢ軸の位置を示す。図１１では、縦軸を位置（deg）、横軸を時間（sec）で示す。図１２は、各時間における数値制御工作機械Ｍ１の直進軸のうちＸ軸およびＺ軸の加速度を示したものである。図１２では、縦軸を加速度（mm/s2）、横軸を時間（sec）で示す。また、図１２には、直進軸の加速度上限である上限Ａ１、および直進軸の加速度下限である下限Ａ２を示す。図１３は、各時間における数値制御工作機械Ｍ１の回転軸のうちＢ軸の加速度を示す。図１３では、縦軸を加速度、横軸を時間で示す。また、図１３には、回転軸の加速度上限である上限Ａ３、および回転軸の加速度下限である下限Ａ４を示す。
　修正箇所検知部１０７が、算出した数値制御処理結果および修正条件記憶部１０２に記憶された修正条件に従って、移動指令の修正すべき箇所である修正箇所を検知する動作について説明する。修正条件記憶部１０２には、数値制御処理結果に基づいて修正箇所を検出するための修正条件が外部入力される。検出のための修正条件は、例えば、数値制御工作機械の各駆動軸の位置、速度、加速度または加速度変化の許容範囲としても良いし、数値制御工作機械の各駆動軸の位置、速度、加速度または加速度変化の範囲を超えた値としても良い。または、検出のための修正条件は、任意の計算式に従って許容範囲を求めるようにしても良い。または、検出のための修正条件は、あらかじめ用意してある修正条件の一覧の中から選択させるようにしても良い。
　一例として、修正条件として数値制御工作機械の各駆動軸の加速度の許容範囲が与えられた場合について、図１２および図１３を参照しながら説明する。図１２は、数値制御工作機械Ｍ１の直進軸のうちＸ軸およびＺ軸の加速度が許容範囲の上限Ａ１と許容範囲の下限Ａ２とを超えるか否かを調べる様子を示したものである。同様に、図１３は、数値制御工作機械Ｍ１の回転軸のうちＢ軸の加速度が許容範囲の上限と許容範囲の下限とを超えるか否かを調べる様子を示したものである。
　ここで、図１３に示すように、Ｂ軸の加速度が許容範囲を超える箇所があることが分かる。修正箇所検知部１０７は、Ｂ軸の加速度が許容範囲を超える箇所が移動指令の修正すべき箇所である修正箇所として検出する。
　図１４は、本発明の実施の形態１にかかる修正区間を決定する様子を示す第１の図である。図１５は、本発明の実施の形態１にかかる修正区間を決定する様子を示す第２の図である。図１６は、本発明の実施の形態１にかかる修正区間を決定する様子を示す第３の図である。
　図１４は、Ｂ軸の加速度が許容範囲を超える箇所をそれぞれ修正箇所Ｌ０および修正箇所Ｌ１として検出する様子を示したものである。図３のステップＳ２で示すように、修正区間決定部１０９は、検出された修正箇所に従って移動指令を修正する区間である修正区間を決定する。例えば、修正区間決定部１０９は、検出された修正箇所を含むあらかじめ定められた時間範囲として決定する、検出された修正箇所を含むあらかじめ定められた指令点数の範囲として決定する、検出された修正箇所を含み同一の加工曲面を加工する指令点の範囲として決定する、などの方法により修正区間を決定する。また、複数の修正区間が決定された場合に、２つ以上の修正区間がオーバラップする場合には、一つの修正区間としてまとめても良い。
　図１５は、検出された修正箇所Ｌ０およびＬ１に対して、修正区間Ｒ０およびＲ１を決定する様子を示したものである。図１６は、オーバラップする修正区間Ｒ０および修正区間Ｒ１を一つの修正区間Ｒ２にまとめる様子を示したものである。
　図３のステップＳ４で行われる、切削点算出部１０８が切削点を求める動作の詳細について説明する。工具先端位置は、工具が加工対象物を加工するときの加工対象物に対する相対的な位置である。また、工具軸方向は、工具が加工対象物を加工するときの加工対象物の表面に対する相対的な方向である。このため、工具先端位置と工具軸方向とに従って工具を配置すると、理想的には工具と加工目標形状の加工曲面とが接することとなる。このとき、加工目標形状の加工曲面上において工具と加工曲面が接する点を切削点として求める。ただし、与えられた工具先端位置および工具軸方向が誤差を持っており、工具と加工目標形状の加工曲面とが接しない場合には、次の方法により切削点を求めることができる。
　図１７は、本発明の実施の形態１にかかるボールエンドミル工具における切削点を求める様子を示す第１の図である。図１７では、先端が工具先端位置１２となり、かつ回転軸が工具軸方向１１となるように配置した工具１０が加工曲面１４と離反した状態にある様子を示す。このとき、切削点算出部１０８は、切削点１３として工具１０と加工曲面１４との間の距離が最短となる加工曲面上の一点を求める。
　図１８は、本発明の実施の形態１にかかるボールエンドミル工具における切削点を求める様子を示す第２の図である。図１８では、先端が工具先端位置１２となり、かつ回転軸が工具軸方向１１となるように配置した工具１０が加工曲面１４と接触した状態にある様子を示す。このとき、切削点１３は工具１０と加工曲面１４との接触点となる。
　図１９は、本発明の実施の形態１にかかるボールエンドミル工具における切削点を求める様子を示す第３の図である。図１９では、先端が工具先端位置１２となり、かつ回転軸が工具軸方向１１となるように配置した工具１０が加工曲面１４と干渉する状態にある様子を示す。このとき、切削点１３として、工具１０が加工曲面１４に接触する状態となるまで内側へオフセットして接触する状態となった際のオフセット工具１５と加工曲面１４との接触している一点を求める。
　図２０は、本発明の実施の形態１にかかるラジアスエンドミル工具における切削点を求める様子を示す第１の図である。図２０では、先端が工具先端位置２２となり、かつ回転軸が工具軸方向２１となるように配置した工具２０が加工曲面２４と離反した状態にある様子を示す。このとき、切削点算出部１０８は、切削点２３として工具２０と加工曲面２４の間の距離が最短となる加工曲面上の一点を求める。
　図２１は、本発明の実施の形態１にかかるラジアスエンドミル工具における切削点を求める様子を示す第２の図である。図２２は、本発明の実施の形態１にかかるラジアスエンドミル工具における切削点を求める様子を示す第３の図である。図２１，２２は、図１８，１９における工具がラジアスエンドミルの場合について、切削点算出部１０８が切削点２３を求める様子を示したものである。
　図２３は、本発明の実施の形態１にかかるフラットエンドミル工具における切削点を求める様子を示す第１の図である。図２３では、先端が工具先端位置３２となり、かつ回転軸が工具軸方向３１となるように配置した工具３０が加工曲面３４と離反した状態にある様子を示す。このとき、切削点算出部１０８は、切削点３３として工具３０と加工曲面３４の間の距離が最短となる加工曲面上の一点を求める。
　図２４は、本発明の実施の形態１にかかるフラットエンドミル工具における切削点を求める様子を示す第２の図である。図２５は、本発明の実施の形態１にかかるフラットエンドミル工具における切削点を求める様子を示す第３の図である。図２４，２５は、図１８，１９における工具がフラットエンドミルの場合について、切削点算出部１０８が切削点３３を求める様子を示したものである。
　図２６は、本発明の実施の形態１にかかる加工プログラムの移動指令に従って工具を配置した際の加工目標形状の加工曲面上の切削点を求める様子を示す図である。図２６では、移動指令ＴＰ１によって指令される工具先端位置Ｐ０～Ｐ９と工具軸方向Ｖ０～Ｖ９とに基づいて工具Ｔ１を配置した場合の加工目標形状Ｄ１の加工曲面上の切削点を求める様子を示す。工具先端位置Ｐ０～Ｐ９の各々について工具Ｔ１が加工曲面と接する点として切削点Ｃ０～Ｃ９がそれぞれ求められる。
　以下、図３のステップＳ５において、加工プログラム修正部１１１が、加工プログラムの移動指令および決定された修正区間および算出された切削点に基づいて、移動指令を修正する処理について詳細に説明する。
　まず、加工プログラム修正部１１１は、修正区間の回転軸指令の修正を行う。修正方法としては、例えば、修正区間における工具の移動経路が滑らかな曲線となるように位置指令を置換し、曲線上に回転軸指令を再度取り直す、移動平均などを用いて回転軸指令の平滑化処理を行う、などの方法が挙げられる。曲線上に回転軸指令を再度取り直す方法を用いる場合には、加工プログラム修正部１１１は、位置指令を前述の修正条件として与えられた回転軸の速度、加速度、および加速度変化の許容範囲を超えないような導関数を有する位置指令に置換することによって、修正後の回転軸指令について修正条件を満足しつつ修正することができる。
　また、加工プログラム修正部１１１は、修正前の回転軸指令による工具軸方向と切削点における加工曲面の法線ベクトルとの間がなす角度と修正後の回転軸指令による工具軸方向と切削点における加工曲面の法線ベクトルとの間がなす角度の差分が所定値以下となるように回転軸指令を修正してもよい。また、加工プログラム修正部１１１は、全ての修正区間の移動指令中で同一の加工曲面上に切削点を持つ移動指令である第１の情報を抽出しておき、工具の進行方向および隣接方向に近接する移動指令の回転軸指令が一様に滑らかとなるように回転軸指令を修正しても良い。例えば、同一の加工曲面上に切削点を持つ移動指令の中で、最も端に存在する移動指令による工具軸方向から反対側の端に存在する移動指令による工具軸方向の間で工具軸方向が徐々に変化するように修正する方法がある。また、同一の加工曲面上に切削点を持つ移動指令について各々切削点における加工曲面の法線ベクトルを算出し、工具の進行方向および隣接方向に近接する法線ベクトルの変化量に応じて移動指令による工具軸方向が変化するように修正する方法がある。
　図２７は、本発明の実施の形態１にかかる修正後の回転軸指令を求める様子を示す第１の図である。図２７では、縦軸を位置、横軸を時間で表す。図２７では、加工プログラム修正部１１１が、加工プログラムの移動指令ＴＰ１の回転軸指令Ｂ０～Ｂ９のうち、決定された修正区間Ｒ２に含まれる回転軸指令Ｂ１～Ｂ８を抽出する様子を示す。回転軸指令Ｂ０～Ｂ９は、それぞれ移動指令ＴＰ１の工具軸方向Ｖ０～Ｖ９を定めるために用いた回転軸指令である。
　図２８は、本発明の実施の形態１にかかる修正後の回転軸指令を求める様子を示す第２の図である。図２８では、縦軸を位置、横軸を時間で表す。また、図２８では、加工プログラム修正部１１１が、抽出された回転軸指令Ｂ１～Ｂ８を置換する滑らかな曲線Ｕ０を生成する様子を示す。このとき、曲線Ｕ０の両端点はそれぞれＢ１およびＢ８と一致する。
　図２９は、本発明の実施の形態１にかかる修正後の回転軸指令を求める様子を示す第３の図である。図２９では、縦軸を位置、横軸を時間で表す。図２９では、加工プログラム修正部１１１が、生成した曲線Ｕ０上に修正前の回転軸指令Ｂ２～Ｂ７を置き換える新しい回転軸指令Ｂ２’～Ｂ７’を求める様子を示したものである。このとき、加工プログラム修正部１１１は、新しい回転軸指令Ｂ２’～Ｂ７’として修正前の回転軸指令Ｂ２～Ｂ７における時間に対応する曲線Ｕ０上の点を求める。
　図３０は、本発明の実施の形態１にかかる修正後の回転軸指令を求める様子を示す第４の図である。図３０では、縦軸を位置、横軸を時間で表す。図３０には、最終的に修正されたＢ軸の回転軸指令Ｂ０，Ｂ１，Ｂ２’～Ｂ７’，Ｂ８，Ｂ９が示されている。続いて、修正された回転軸指令に従って、工具先端位置の修正を行う。このとき、加工プログラム修正部１１１は、あらかじめ算出された切削点の位置が変化しない様に工具先端位置を修正する。修正された回転軸指令により定められる新たな工具軸方向と切削点に従うことにより、工具先端位置は一意に定められる。
　図３１は、本発明の実施の形態１にかかる回転軸指令を修正する様子を示す第１の図である。図３１には、修正前の工具先端点位置と回転軸指令によって定められた工具軸方向に従って配置された工具の切削点が示されている。
　図３２は、本発明の実施の形態１にかかる回転軸指令を修正する様子を示す第２の図である。図３２には、修正後の回転軸指令によって定められた修正後の工具軸方向に工具を向けたときに、切削点が変化しない様に修正後の工具先端位置を求める様子が示されている。ここで、切削点を変化させないためには、元の工具先端点位置および工具軸方向で配置された工具を、回転軸が修正後の工具軸方向２６に一致するように切削点を回転中心として回転させて定められた位置を修正後の工具先端位置２７として求めれば良い。
　図３３は、本発明の実施の形態１にかかる修正後の工具軸方向と切削点に従って修正後の工具先端位置を求める様子を示す図である。図３３は、加工プログラム修正部１１１が、切削点および修正後の回転軸指令にもとづいて、修正後の工具先端位置を求める様子を示す。まず、修正後の回転軸指令Ｂ２’～Ｂ７’により定められる修正後の工具軸方向Ｗ２～Ｗ７を求める。このとき、回転軸指令Ｂ０，Ｂ１，Ｂ８，Ｂ９は変化しないので、工具軸方向Ｖ０、Ｖ１、Ｖ８、Ｖ９も変化しない。次に、加工プログラム修正部１１１は、工具先端位置Ｐ２～Ｐ７の位置に配置した工具について、それぞれ切削点Ｃ２～Ｃ７を回転中心として、修正後の工具軸方向Ｗ２～Ｗ７へ工具の回転軸が一致するように回転させる。
　回転後の工具先端位置は、それぞれ修正後の工具先端位置Ｐ２～Ｐ７として求めることができる。回転後の工具先端位置を求めるとき、干渉チェック部１１０は、工作機械情報記憶部１０１に記憶された数値制御工作機械情報、工具先端位置および工具軸方向にもとづいて、工具、加工対象物および数値制御工作機械の構造物同士の干渉の有無を判定する。これにより、例えば、加工プログラム修正部１１１は、修正後の工具先端位置および工具軸方向にもとづいて干渉が発生すると判断した場合には、当該修正後の工具先端位置および工具軸方向を使用しないとすることが可能である。または、加工プログラム修正部１１１は、修正後の工具先端位置および工具軸方向にもとづいて干渉が発生すると判断した場合には、あらかじめ回転軸指令を修正した時に干渉が発生しない回転軸指令の領域である修正可能領域を求めておき、修正可能領域内で回転軸指令を修正することが可能である。また、干渉を発生させずに回転軸指令を修正することができない場合には、干渉チェック部１１０は、この旨を作業者に通知するようにしても良い。
　最後に、加工プログラム修正部１１１は、修正された工具先端位置および回転軸指令に基づいて移動指令を修正し、修正後加工プログラムを修正後加工プログラム記憶部１１２に記憶させる。このとき、加工プログラム修正部１１１は、修正後加工プログラムの移動指令にもとづいて数値制御シミュレーションを実行し、数値制御処理結果を確認するようにしても良い。また、加工プログラム修正部１１１は、この数値制御処理結果を作業者に通知するようにしても良い。
　図３４は、本発明の実施の形態１にかかる修正後の加工プログラムにおける数値制御処理結果の一例を示す第１の図である。図３４は、修正後の移動指令ＴＰ１と数値制御工作機械Ｍ１の数値制御工作機械情報に基づいて算出した数値制御処理結果の一例を示す。図３４は、算出した数値制御処理結果として、各時間における数値制御工作機械Ｍ１の直進軸のうちＸ軸およびＺ軸の位置を示したものである。
　図３５は、本発明の実施の形態１にかかる修正後の加工プログラムにおける数値制御処理結果の一例を示す第２の図である。図３５は、各時間における数値制御工作機械Ｍ１の回転軸のうちＢ軸の位置を示す。図３６は、本発明の実施の形態１にかかる修正後の加工プログラムにおける数値制御処理結果の一例を示す第３の図である。図３６は、各時間における数値制御工作機械Ｍ１の直進軸のうちＸ軸およびＺ軸の加速度を示す。図３７は、本発明の実施の形態１にかかる修正後の加工プログラムにおける数値制御処理結果の一例を示す第４の図である。図３７は、各時間における数値制御工作機械Ｍ１の回転軸のうちＢ軸の加速度を示す。
　図３６および図３７より、直進軸および回転軸の加速度が許容範囲内に収まっていることが分かる。以上により、加工プログラム修正部１１１は、修正後の工具先端位置と回転軸指令とを求め、修正後の工具先端点位置と回転軸指令とにもとづいて加工プログラムの移動指令を修正し、修正後加工プログラムを作成することができる。修正後加工プログラム記憶部１１２に記憶された修正後加工プログラムは数値制御装置１１３に入力され、加工が行われる。以上が本発明の実施の形態１にかかる加工プログラム変換装置の動作である。
　以上説明したように、本発明の実施の形態１にかかる加工プログラム変換装置１００は、切削点が変化しない様に移動指令を修正するため、ボールエンドミルのボール中心軌跡以外を指令する加工プログラムにおいても、削り込みおよび削り残しを発生することがないように回転軸指令を修正可能とする効果を奏する。また、あらかじめ修正区間を決定することにより修正にかかる時間が短縮され、作業効率が向上するという効果を奏する。
　また、本発明の実施の形態１にかかる加工プログラム変換装置１００は、加速度または加速度変化が許容範囲を超えた箇所を検出し修正することで、急激な駆動軸の移動を抑制し、加工品位が向上するという効果を奏する。また、加工プログラム変換装置１００が、加速度の許容範囲または加速度変化の許容範囲を超えないような回転軸指令に修正することにより、急激な回転軸の移動を抑制し、加工品位が向上するという効果を奏する。また、移動指令を修正することによる干渉発生を抑制し、修正後の加工プログラムを確認する工数を抑制することができ、作業能率が向上する効果を奏する。
　また、同一の加工面中で一様に滑らかに回転軸指令を変化させるため、滑らかな加工面が得られ、加工品位が向上する効果を奏する。また修正前後で加工面に対する工具軸ベクトルが大きく変化しないようにするため、加工前後で加工面性状が大きく変化することがなく、確認する工数を抑制することができるため作業能率が向上するという効果を奏する。
実施の形態２．
　以下に本発明の実施の形態２にかかる数値制御装置を図面に基づいて詳細に説明する。図３８は、本発明の実施の形態２にかかる数値制御装置２００の構成を示す図である。なお、実施の形態１と同様の機能を有する構成要素は実施の形態１と同一の符号を付して、重複する説明を省略する。数値制御装置２００は、加工プログラム変換装置１００が備える機能部に加えて、補間加減速部２０１を備える。
　補間加減速部２０１は、修正後加工プログラム記憶部１１２に記憶された修正後加工プログラムにもとづいて、移動指令に従って各駆動軸の補間周期、つまり単位時間あたりの移動量を求めて補間した補間点を生成し、モータ駆動部２０２に出力する。モータ駆動部２０２は、補間点に従って数値制御工作機械の各軸が所望の位置に移動するようにモータを駆動させる。その他の動作については、本発明の実施の形態１に記載の加工プログラム変換装置１００と同様の動作であるので説明を省略する。以上が、本発明の実施の形態２にかかる数値制御装置２００の動作の一例である。本発明の実施の形態２にかかる数値制御装置２００によれば、加工プログラム変換装置１００が有する構成要素を数値制御装置２００が有するため、修正された移動指令に従って数値制御することが可能となる。このため、一度、修正後加工プログラムを外部に出力する必要がなく、作業能率を向上させることができる。
実施の形態３．
　以下に、本発明の実施の形態３にかかる加工プログラム変換装置３００を図面に基づいて詳細に説明する。図３９は、本発明の実施の形態３にかかる加工プログラム変換装置３００の構成を示す図である。加工プログラム変換装置３００は、加工プログラム変換装置１００の構成に加えて、状態観測部３０１と、学習部３０２とを備える。
　状態観測部３０１は、加工プログラムの移動指令、切削点算出部１０８で算出された切削点などの観測結果を状態変数として観測する。
　学習部３０２は、状態観測部３０１で観測される状態変数に基づいて作成されるデータセットに基づいて、加工プログラム修正部１１１における移動指令の修正方法を学習する。
　学習部３０２が用いる学習アルゴリズムはどのようなものを用いてもよい。本発明の実施の形態では、一例として、強化学習（Reinforcement　Learning）を適用した場合について説明する。強化学習は、ある環境内におけるエージェントである行動主体が、現在の状態を観測し、取るべき行動を決定するものである。エージェントは行動を選択することで環境から報酬を得て、一連の行動を通じて報酬が最も多く得られるような方策を学習する。強化学習の代表的な手法として、Ｑ学習（Q-learning）またはＴＤ学習（TD-learning）が知られている。例えば、Ｑ学習の場合、行動価値関数Ｑ（ｓ，ａ）の一般的な更新式は、式（１）で表される。行動価値関数Ｑ（ｓ，ａ）は行動価値テーブルとも呼ばれる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　式（１）において、ｓｔは時刻ｔにおける環境を表し、ａｔは時刻ｔにおける行動を表す。行動ａｔにより、環境はｓｔ+１に変わる。ｒｔ+１は、この環境の変化によってもらえる報酬を表す。γは割引率を表す。αは学習係数を表す。なお、γは０＜γ≦１、αは０＜α≦１の範囲とする。加工プログラム修正部１１１における移動指令の修正方法は行動ａｔとなる。
　式（１）で表される更新式は、時刻ｔ＋１における最良の行動ａの行動価値が、時刻ｔにおいて実行された行動ａの行動価値関数Ｑよりも大きければ、行動価値関数Ｑを大きくし、逆の場合は、行動価値関数Ｑを小さくする。換言すれば、時刻ｔにおける行動ａの行動価値関数Ｑを、時刻ｔ＋１における最良の行動価値に近づけるように、行動価値関数Ｑ（ｓ，ａ）を更新する。これにより、或る環境における最良の行動価値が、これ以前の環境における行動価値に順次伝播していくようになる。
　学習部３０２は、報酬計算部３０３と、関数更新部３０４と、を備える。報酬計算部３０３は、数値制御処理結果と修正条件との関係に基づいて、報酬ｒを計算する。例えば、報酬計算部３０３は、数値制御処理結果が修正条件の許容範囲内である場合には、報酬ｒを増大させる。例えば、報酬計算部３０３は、「１」の報酬を与える。他方、数値制御処理結果が修正条件の許容範囲を超える場合には、報酬計算部３０３は、報酬ｒを低減する。例えば、報酬計算部３０３は「－１」の報酬を与える。数値制御処理結果と修正条件との関係は、公知の方法に従って抽出される。
　関数更新部３０４は、報酬計算部３０３によって計算される報酬に従って、加工プログラム修正部１１１における移動指令の修正方法を決定するための関数を更新する。例えばＱ学習の場合、式（１）で表される行動価値関数Ｑ（ｓt，ａt）を加工プログラム修正部１１１における移動指令の修正方法を決定するための関数として用いる。加工プログラム修正部１１１における移動指令の修正方法は、あらかじめ用意されている複数の方法から選択されるようにしても良い。
　加工プログラム修正部１１１は、加工プログラムの移動指令、決定された修正区間、算出された切削点および決定された移動指令の修正方法に基づいて、加工プログラムの移動指令を修正する。その他の動作については、本発明の実施の形態１における加工プログラム変換装置の動作と同様のため説明を省略する。
　なお、本実施の形態では、学習部３０２が用いる学習アルゴリズムに強化学習を適用した場合について説明したが、これに限られるものではない。学習アルゴリズムについては、強化学習以外にも、教師あり学習、教師なし学習、半教師あり学習等を適用することも可能である。また、上述した学習アルゴリズムとしては、特徴量そのものの抽出を学習する、深層学習（Deep　Learning）を用いることもでき、他の公知の方法、例えば、ニューラルネットワーク、遺伝的プログラミング、機能論理プログラミング、サポートベクターマシンなどに従って機械学習を実行してもよい。
　なお、機械学習装置は、加工プログラム修正部１１１における移動指令の修正方法を学習するために使用されるが、機械学習装置は、例えば、ネットワークを介して加工プログラム変換装置に接続される、この加工プログラム変換装置３００とは別個の装置であってもよい。また、機械学習装置は、加工プログラム変換装置３００に内蔵されていてもよい。さらに、機械学習装置は、クラウドサーバ上に存在していてもよい。
　また、学習部３０２は、複数の加工プログラム変換装置に対して作成されるデータセットに基づいて、加工プログラム修正部１１１における移動指令の修正方法を学習するようにしてもよい。なお、学習部３０２は、同一の現場で使用される複数の加工プログラム変換装置からデータセットを取得してもよいし、あるいは、異なる現場で独立して稼働する複数の工作機械から収集されるデータセットを利用して加工プログラム修正部１１１における移動指令の修正方法を学習してもよい。
　さらに、データセットを収集する加工プログラム変換装置を途中で対象に追加し、あるいは、逆に対象から除去することも可能である。さらに、ある加工プログラム変換装置に関して加工プログラム修正部１１１における移動指令の修正方法を学習した機械学習装置を、ある加工プログラム変換装置とは別の加工プログラム変換装置に取り付け、当該別の加工プログラム変換装置に関して加工プログラム修正部１１１における移動指令の修正方法を再学習して更新するようにしてもよい。
　以上が本発明の実施の形態３にかかる加工プログラム変換装置３００の動作である。この発明の実施の形態３にかかる加工プログラム変換装置によれば、加工プログラムの移動指令の修正方法を学習しながら加工プログラムを修正できるため、最適な移動指令の修正方法で移動指令を修正できることにより、駆動軸の運動が滑らかになり加工品位が向上するという効果を奏する。
　以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
　１００，３００　加工プログラム変換装置、１０１　工作機械情報記憶部、１０２　修正条件記憶部、１０３　加工プログラム記憶部、１０４　加工目標形状記憶部、１０５　工具情報記憶部、１０６　数値制御シミュレーション部、１０７　修正箇所検知部、１０８　切削点算出部、１０９　修正区間決定部、１１０　干渉チェック部、１１１　加工プログラム修正部、１１２　修正後加工プログラム記憶部、１１３　数値制御装置、２００　数値制御装置、２０１　補間加減速部、２０２　モータ駆動部、３０１　状態観測部、３０２　学習部、３０３　報酬計算部、３０４　関数更新部、５００　制御回路、５００ａ　プロセッサ、５００ｂ　メモリ。

Claims (9)

  1. 　工具をあらかじめ定められた経路に従って移動させる指令である移動指令が記述された加工プログラムを記憶する加工プログラム記憶部と、
    　前記工具が移動することによって加工される加工対象物の仕上り形状である加工目標形状を記憶する加工目標形状記憶部と、
    　前記工具の形状に関する工具情報を記憶する工具情報記憶部と、
    　前記加工プログラムに基づいて前記加工プログラムにより制御される数値制御工作機械の数値制御処理を模擬することで数値制御処理結果を生成する数値制御シミュレーション部と、
    　前記加工プログラム中の修正箇所の有無を判定する条件である修正条件と前記数値制御処理結果とに基づいて前記修正箇所を検知する修正箇所検知部と、
    　前記修正箇所を含む連続した複数のブロックを修正区間として決定する修正区間決定部と、
    　前記加工プログラム、前記加工目標形状、前記工具情報に基づいて前記加工プログラムの移動指令における前記工具の前記加工目標形状に対する切削点を求める切削点算出部と、
    　前記加工プログラム、前記修正区間および前記切削点に基づいて前記切削点が変化しない様に前記修正区間の移動指令を修正する加工プログラム修正部と、
    　を備えることを特徴とする加工プログラム変換装置。
  2. 　前記加工プログラム変換装置は、
    　前記修正条件を記憶する修正条件記憶部を備え、
    　前記修正条件記憶部は、前記数値制御工作機械の各駆動軸の加速度の許容範囲または加速度変化の許容範囲のうち少なくとも一方を記憶し、
    　前記修正箇所検知部は、前記修正条件に基づいて数値制御工作機械の各駆動軸が前記加速度の許容範囲または前記加速度変化の許容範囲を超えた箇所を検知することを特徴とする請求項１に記載の加工プログラム変換装置。
  3. 　前記加工プログラム修正部は、前記修正区間における回転軸指令について前記加速度の許容範囲または前記加速度変化の許容範囲を超えない導関数を持つ曲線に置換し、置換した曲線上に新たな回転軸指令を生成して修正することを特徴とする請求項２に記載の加工プログラム変換装置。
  4. 　前記加工プログラム変換装置は、
    　前記工具、前記加工対象物および前記数値制御工作機械の構造物それぞれの間の干渉を検知する干渉チェック部を備え、
    　前記加工プログラム修正部は、前記修正区間において前記干渉が発生しない回転軸指令の領域である修正可能領域を求め、前記修正区間における回転軸指令が前記修正可能領域内を通過するように前記修正区間の回転軸指令を修正することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の加工プログラム変換装置。
  5. 　前記切削点算出部は、複数の前記切削点が前記加工目標形状の加工曲面上のいずれに存在するか識別する第１の情報を算出し、
    　前記加工プログラム修正部は、前記第１の情報を用いて同一の加工曲面上に存在すると識別された前記切削点を抽出し、抽出された前記切削点が対応する複数の前記移動指令に、修正後の回転軸指令が前記加工曲面上で滑らかに変化するように回転軸指令を修正することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の加工プログラム変換装置。
  6. 　前記切削点算出部は、複数の前記切削点が存在する前記加工目標形状の加工曲面の前記切削点における法線ベクトルを算出し、
    　前記加工プログラム修正部は、複数の前記移動指令に対して修正前の回転軸指令による工具軸ベクトルと前記法線ベクトルとの間がなす角度を求め、前記回転軸指令の修正後になす角度の変化量があらかじめ定められた値以下となるように、回転軸指令を修正することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の加工プログラム変換装置。
  7. 　前記加工プログラム変換装置は、
    　前記加工プログラムの移動指令、前記切削点、前記数値制御処理結果および前記移動指令の修正方法を状態変数として観測する状態観測部と、
    　前記状態変数に基づいて作成されるデータセットに従って、前記加工プログラムの移動指令の修正方法を学習する学習部と、
    　を備え、
    　前記加工プログラム修正部は、学習された加工プログラムの移動指令の修正方法に従って前記加工プログラムを修正することを特徴とする請求項１に記載の加工プログラム変換装置。
  8. 　工具をあらかじめ定められた経路に従って移動させる指令である移動指令が記述された加工プログラムを記憶する加工プログラム記憶部と、
    　前記工具が移動することによって加工される加工対象物の仕上り形状である加工目標形状を記憶する加工目標形状記憶部と、
    　前記工具の形状に関する工具情報を記憶する工具情報記憶部と、
    　前記加工プログラムに基づいて前記加工プログラムにより制御される数値制御工作機械の数値制御処理を模擬することで数値制御処理結果を生成する数値制御シミュレーション部と、
    　前記加工プログラム中の修正箇所の有無を判定する条件である修正条件と前記数値制御処理結果とに基づいて前記修正箇所を検知する修正箇所検知部と、
    　前記修正箇所を含む連続した複数のブロックを修正区間として決定する修正区間決定部と、
    　前記加工プログラム、前記加工目標形状、前記工具情報に基づいて前記加工プログラムの移動指令における前記工具の前記加工目標形状に対する切削点を求める切削点算出部と、
    　前記加工プログラム、前記修正区間および前記切削点に基づいて前記切削点が変化しない様に前記修正区間の移動指令を修正する加工プログラム修正部と、
    　を備えることを特徴とする数値制御装置。
  9. 　工具をあらかじめ定められた経路に従って移動させる指令である移動指令が記述された加工プログラムを記憶する第１のステップと、
    　前記工具が移動することによって加工される加工対象物の仕上り形状である加工目標形状を記憶する第２のステップと、
    　前記工具の形状に関する工具情報を記憶する第３のステップと、
    　前記加工プログラムに基づいて前記加工プログラムにより制御される数値制御工作機械の数値制御処理を模擬することで数値制御処理結果を生成する第４のステップと、
    　前記加工プログラム中の修正箇所の有無を判定する条件である修正条件と前記数値制御処理結果とに基づいて前記修正箇所を検知する第５のステップと、
    　前記修正箇所を含む連続した複数のブロックを修正区間として決定する第６のステップと、
    　前記加工プログラム、前記加工目標形状、前記工具情報に基づいて前記加工プログラムの移動指令における前記工具の前記加工目標形状に対する切削点を求める第７のステップと、
    　前記加工プログラム、前記修正区間および前記切削点に基づいて前記切削点が変化しない様に前記修正区間の移動指令を修正する第８のステップと、
    　を備えることを特徴とする加工プログラムの変換方法。
     
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