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WO2022092115A1 - 数値制御装置、数値制御システム、プログラム及び数値制御方法 - Google Patents

数値制御装置、数値制御システム、プログラム及び数値制御方法 Download PDF

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WO2022092115A1
WO2022092115A1 PCT/JP2021/039552 JP2021039552W WO2022092115A1 WO 2022092115 A1 WO2022092115 A1 WO 2022092115A1 JP 2021039552 W JP2021039552 W JP 2021039552W WO 2022092115 A1 WO2022092115 A1 WO 2022092115A1
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WO
WIPO (PCT)
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distance
time constant
displacement amount
target
numerical control
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2021/039552
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
大稀 吉川
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.)
Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc 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 Fanuc Corp filed Critical Fanuc Corp
Priority to US18/248,614 priority Critical patent/US12449784B2/en
Priority to JP2022559176A priority patent/JP7518186B2/ja
Priority to CN202180072481.5A priority patent/CN116457144A/zh
Priority to DE112021004456.7T priority patent/DE112021004456T5/de
Publication of WO2022092115A1 publication Critical patent/WO2022092115A1/ja
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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
    • G05B19/401—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 control arrangements for measuring, e.g. calibration and initialisation, measuring workpiece for machining purposes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q15/00—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work
    • B23Q15/007—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work while the tool acts upon the workpiece
    • B23Q15/12—Adaptive control, i.e. adjusting itself to have a performance which is optimum according to a preassigned criterion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
    • B23Q17/22—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring existing or desired position of tool or work
    • B23Q17/2233—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring existing or desired position of tool or work for adjusting the tool relative to the workpiece
    • 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
    • G05B2219/37—Measurements
    • G05B2219/37397—Measuring gap between tool and workpiece
    • 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
    • G05B2219/37—Measurements
    • G05B2219/37425—Distance, range

Definitions

  • the present invention relates to a numerical control device, a numerical control system, a program, and a numerical control method.
  • the numerical control device may measure the distance to the object such as the surface of the object to be machined (work) using a gap sensor or the like. Since the output-distance characteristic of the gap sensor is non-linear, the amount of change (inclination) of the output with respect to the change in distance differs depending on the distance. Therefore, in the distance region where the slope of the characteristic becomes large, if the output value of the gap sensor fluctuates, the value of the distance converted from the output value also fluctuates greatly. Therefore, the distance measurement in such a distance region is easily affected by a disturbance component (noise) or the like. Further, the numerical control device may cause vibration or the like in the machine by controlling the machine using the measured values affected by such noise.
  • a disturbance component noise
  • An object to be solved by the embodiment of the present invention is to provide a numerical control device and a numerical control device, a numerical control system, a program and a numerical control method capable of preventing the influence of noise in distance measurement.
  • the numerical control device of the embodiment includes a distance control unit, a filter unit, a determination unit, and a setting unit.
  • the distance control unit controls the distance between the first target and the second target so as to approach the target distance.
  • the filter unit filters the signal indicating the distance.
  • the determination unit determines a time constant obtained from the relationship between the output signal of the distance sensor that measures the distance and the distance, based on the target distance.
  • the setting unit sets the time constant of the filter to the time constant determined by the determination unit.
  • the influence of noise can be prevented in the distance measurement.
  • the block diagram which shows the main part composition of the numerical control system which concerns on embodiment, and the component elements included in the numerical control system.
  • the flowchart which shows an example of the process which concerns on 1st Embodiment by the control unit in FIG.
  • the flowchart which shows an example of the process which concerns on 2nd Embodiment by the control part in FIG.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of a main part configuration of a numerical control system 1 and a component included in the numerical control system 1 according to the first embodiment.
  • the numerical control system 1 is a system in which a numerical control device 100 performs CNC (computerized numerical control) (computerized numerical control) on a machine tool 200 or the like.
  • the numerical control system 1 includes, as an example, a numerical control device 100, a gap sensor 203, and a machine tool 200.
  • the numerical control device 100 is a device that performs CNC for a machine tool 200 or the like.
  • the numerical control device 100 includes a control unit 110, a ROM (read-only memory) 120, a RAM (random-access memory) 130, an auxiliary storage device 140, and a control interface 150. Then, a bus 160 or the like connects each of these parts.
  • the control unit 110 corresponds to a central part of a computer that performs processing such as calculation and control necessary for the operation of the numerical control device 100.
  • the control unit 110 is, for example, a CPU (central processing unit), an MPU (micro processing unit), a SoC (system on a chip), a DSP (digital signal processor), a GPU (graphics processing unit), an ASIC (application specific integrated circuit). , PLD (programmable logic device) or FPGA (field-programmable gate array).
  • the control unit 110 is a combination of a plurality of these.
  • the control unit 110 controls each unit to realize various functions of the numerical control device 100 based on programs such as firmware, system software, and application software stored in the ROM 120 or the auxiliary storage device 140.
  • control unit 110 executes a process described later based on the program. Based on the program, the control unit 110 functions as a correlation table generation unit 111, a displacement amount calculation unit 112, a time constant calculation unit 113, a time constant switching unit 114, a filter unit 115, and a gap control unit 116, as an example. Each of these parts will be described later. A part or all of the program may be incorporated in the circuit of the control unit 110.
  • the ROM 120 corresponds to the main storage device of a computer centered on the control unit 110.
  • the ROM 120 is a non-volatile memory used exclusively for reading data.
  • the ROM 120 stores, for example, firmware among the above programs.
  • the ROM 120 also stores data and the like used by the control unit 110 to perform various processes.
  • the RAM 130 corresponds to the main storage device of a computer centered on the control unit 110.
  • the RAM 130 is a memory used for reading and writing data.
  • the RAM 130 is used as a work area for storing data temporarily used by the control unit 110 for performing various processes.
  • the RAM 130 is typically a volatile memory.
  • the auxiliary storage device 140 corresponds to an auxiliary storage device of a computer centered on the control unit 110.
  • the auxiliary storage device 140 is, for example, an EEPROM (electric eraseable programmable read-only memory), an HDD (hard disk drive), a flash memory, or the like.
  • the auxiliary storage device 140 stores, for example, system software and application software among the above programs. Further, the auxiliary storage device 140 stores data used by the control unit 110 to perform various processes, data generated by the processes in the control unit 110, various set values, and the like.
  • the control interface 150 is an interface for the numerical control device 100 to communicate with each device.
  • the numerical control device 100 controls the processing device 300 via the control interface 150. Further, the numerical control device 100 receives an input of a signal (hereinafter referred to as “sensor signal”) output by the gap sensor 203 via the control interface 150.
  • the sensor signal is, for example, a voltage or a data signal indicating the value of the voltage. Alternatively, the sensor signal may be a current or a data signal indicating the value of the current.
  • the bus 160 includes a control bus, an address bus, a data bus, and the like, and transmits signals sent and received by each part of the numerical control device 100.
  • the machine tool 200 is a device that performs processing such as laser processing or cutting processing on the work W based on the control by the numerical control device 100.
  • the machine tool 200 includes, as an example, a fixture 201, a machining head 202, and a gap sensor 203.
  • Fixture 201 is a device for fixing the work W.
  • the machining head 202 includes, for example, a tool for machining the work W.
  • a gap sensor 203 is attached to the processing head 202.
  • the machine tool 200 has a function of changing the distance between the work W and the machining head 202 based on the control by the numerical control device 100. At this time, the machine tool 200 changes the distance between the work W and the machining head 202 by moving at least one of the fixture 201 and the machining head 202.
  • the work W is an example of the first object.
  • the machining head 202 or the gap sensor 203 is an example of the second object.
  • the gap sensor 203 is a sensor for measuring the distance (gap amount) from the gap sensor 203 or the processing head 202 to the work W.
  • the gap sensor 203 is a sensor for measuring the distance (displacement amount) from the gap sensor 203 or the processing head 202 to the reference position.
  • the numerical control system 1 may be in a mode in which the same process is performed using the gap amount.
  • the magnitude of the sensor signal output by the gap sensor 203 changes depending on the amount of displacement.
  • the magnitude of the sensor signal increases as the amount of displacement increases.
  • the sensor signal is input to the numerical control device 100 via the control interface 150.
  • the target for which the gap sensor 203 measures the distance is, for example, the surface of the work W.
  • various types of distance sensors such as an eddy current method, a capacitance method, an optical method using a laser, or an ultrasonic method can be used.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of the sensor signal-displacement amount characteristic of the gap sensor 203.
  • the vertical axis represents the displacement amount g [mm]
  • the horizontal axis represents the sensor signal V [V (volt)].
  • the work W shown in FIG. 2 is partially omitted.
  • the shape of the work W shown in FIG. 2 is an example.
  • the gap sensor 203 shows a non-linear characteristic as shown in Graph G as an example.
  • the ratio (slope) of the change amount of the displacement amount to the change amount of the sensor signal in the displacement amount P1 of the gap sensor 203 is the slope m1.
  • the inclination of the gap sensor 203 in the displacement amount P2 is the inclination m2.
  • the inclination m of the graph G increases as the displacement amount increases. That is, in the gap sensor 203, the larger the displacement amount, the larger the ratio of the change amount of the sensor signal to the change amount of the displacement amount.
  • the sensor signal V in the displacement amount P1 is shown as V1
  • the sensor signal V in the displacement amount P2 is shown as V2.
  • the correlation table generation unit 111 generates in advance the correlation table T showing the relationship between the sensor signal and the displacement amount.
  • the correlation table T shows, for example, the relationships shown in FIG. 2 in the form of a table.
  • the correlation table generation unit 111 stores the generated correlation table T in the auxiliary storage device 140 or the like.
  • the control unit 110 may not generate the correlation table T by the correlation table generation unit 111, and may store the correlation table generated outside the numerical control device 100 in the auxiliary storage device 140 or the like.
  • the correlation table generation unit 111 may generate a function indicating the relationship between the sensor signal and the displacement amount instead of the correlation table T.
  • the auxiliary storage device 140 may store the function instead of the correlation table T.
  • the displacement amount calculation unit 112 performs an operation to obtain the displacement amount using the sensor signal input from the gap sensor 203 to the displacement amount calculation unit 112. That is, the displacement amount calculation unit 112 converts the sensor signal input to the displacement amount calculation unit 112 into a displacement amount by using the correlation table generation unit 111. Further, the displacement amount calculation unit 112 outputs the obtained displacement amount as a signal.
  • the sensor signals are input to the numerical control device 100 one after another at predetermined time intervals, for example.
  • the displacement amount calculation unit 112 converts a part or all of it into a displacement amount and outputs it.
  • the displacement amount calculation unit 112 is an example of a conversion unit that converts a sensor signal into a signal indicating a displacement amount.
  • the sensor signal is an example of a first signal that changes with a distance.
  • the signal indicating the amount of displacement is an example of the second signal indicating the distance.
  • the time constant calculation unit 113 obtains the time constant of the first-order lag filter (low-pass filter) used by the filter unit 115 based on the target displacement amount (target distance) and the like.
  • the target displacement amount is the target value of the displacement amount in the approach.
  • the numerical control device 100 controls the displacement amount so as to approach the target displacement amount.
  • the time constant calculation unit 113 outputs a signal indicating the obtained time constant.
  • the time constant calculation unit 113 is an example of a determination unit that determines the time constant of the primary delay filter based on the target displacement amount.
  • the time constant switching unit 114 sets (switches) the time constant of the first-order lag filter used by the filter unit 115 to the value of the time constant obtained by the time constant calculation unit 113.
  • the time constant switching unit 114 is an example of a setting unit that sets the time constant of the primary delay filter to the time constant determined by the time constant calculation unit 113.
  • the filter unit 115 includes a primary lag filter.
  • the filter unit 115 inputs the displacement amount output by the displacement amount calculation unit 112 to the primary delay filter.
  • the filter unit 115 removes noise and the like having a frequency component higher than the cutoff frequency of the first-order lag filter from the displacement amount.
  • the filter unit 115 outputs a displacement amount signal output from the primary delay filter.
  • the gap control unit 116 controls the machine tool 200 and controls the machining head 202 and the like so that the displacement amount approaches the target displacement amount based on the displacement amount output by the filter unit 115.
  • the gap control unit 116 is an example of a distance control unit.
  • FIG. 3 is a flowchart showing an example of processing by the control unit 110 of the numerical control device 100.
  • the control unit 110 executes the process of FIG. 3 based on a program stored in, for example, the ROM 120 or the auxiliary storage device 140.
  • step S11 of FIG. 3 the control unit 110 determines whether or not to start the approach. If the control unit 110 does not determine that the approach is to be started, the control unit 110 determines No in step S11 and repeats step S11. The approach is to bring the displacement amount closer to the target displacement amount by changing the distance between the processing head 202 and the work W.
  • the control unit 110 determines, for example, to start the approach when there is an input of instruction information instructing the start of the approach.
  • the input is, for example, an input from another process executed by the control unit 110.
  • the instruction information may be input to the numerical control device 100 from another device.
  • the instruction information includes, for example, the target displacement amount P. If the control unit 110 determines that the approach is to be started, it determines Yes in step S11 and proceeds to step S12.
  • step S12 the control unit 110 resets the time constant of the primary delay filter. That is, the time constant switching unit 114 sets the time constant of the first-order lag filter of the filter unit 115 to the reference time constant ⁇ B.
  • step S13 the control unit 110 determines the time constant ⁇ based on the target displacement amount P included in the instruction information. That is, the time constant calculation unit 113 obtains the time constant ⁇ suitable for the slope m corresponding to the target displacement amount P. For example, when the target displacement amount is P1 in FIG. 2, the time constant calculation unit 113 obtains the time constant ⁇ 1 suitable for the inclination m1 corresponding to the target displacement amount P1. Further, when the target displacement amount is P2, the time constant calculation unit 113 obtains the time constant ⁇ 2 suitable for the slope m2 corresponding to the target displacement amount P2.
  • the auxiliary storage device 140 of the numerical control device 100 stores a predetermined reference displacement amount PB and a reference time constant ⁇ B.
  • the reference displacement amount PB and the reference time constant ⁇ B are the reference displacement amount and the time constant for obtaining the time constant ⁇ 1.
  • the reference displacement amount PB may be any value, but is preferably a value that is often set as the target displacement amount.
  • the reference time constant ⁇ B is a time constant suitable for the reference slope mB corresponding to the reference variable.
  • FIG. 2 shows the sensor signal V in the reference displacement amount PB as VB.
  • the time constant ⁇ changes depending on the target displacement amount, and has the same value even if the starting point is different.
  • ⁇ B 16 milliseconds
  • mB 2n
  • m1 n
  • m2 4n
  • n is a positive number.
  • the time constant calculation unit 113 may obtain the time constant ⁇ from the target displacement amount P by using a table or the like showing the relationship between the target displacement amount P and the time constant ⁇ without using the above equation (1). good.
  • the table can be generated by obtaining the time constant ⁇ for each of a plurality of target displacement quantities P in advance.
  • the table is stored in, for example, an auxiliary storage device 140.
  • step S14 the time constant switching unit 114 of the control unit 110 sets the time constant of the primary delay filter to the time constant ⁇ obtained in step S13.
  • step S15 the control unit 110 controls the machine tool 200 to start the approach. That is, the displacement amount calculation unit 112 obtains the displacement amount from the sensor signal. Then, the filter unit 115 inputs the displacement amount to the primary delay filter to remove noise. Further, the gap control unit 116 compares the displacement amount from which noise has been removed with the target displacement amount, and if the displacement amount is larger than the target displacement amount, the machining device shortens the distance between the machining head 202 and the work W. Control 300. Based on the control, the processing apparatus 300 shortens the distance between the processing head 202 and the work W.
  • the gap control unit 116 controls the processing device 300 so as to increase the distance between the processing head 202 and the work W. Based on the control, the processing apparatus 300 increases the distance between the processing head 202 and the work W.
  • the displacement amount calculation unit 112, the filter unit 115, and the gap control unit 116 continue the above processing until the displacement amount becomes equal to the target displacement amount.
  • the displacement amount becomes equal to the target displacement amount it means that the displacement amount is within a predetermined error range from the target displacement amount.
  • step S16 the control unit 110 waits for the approach to be completed. When the displacement amount becomes equal to the target displacement amount, the control unit 110 determines that the approach is completed. If the control unit 110 determines that the approach is completed, it determines Yes in step S16 and returns to step S11.
  • the numerical control device 100 uses a time constant according to the target displacement amount for each approach. Therefore, the numerical control device 100 of the first embodiment can reduce the influence of noise in the measurement of the displacement amount even in the displacement amount region where the inclination m is large.
  • the numerical control device 100 uses a time constant proportional to the inclination m. Therefore, the numerical control device 100 of the first embodiment can make the influence of noise the same regardless of the inclination m in the target displacement amount.
  • FIG. 4 is a flowchart showing an example of processing by the control unit 110 of the numerical control device 100.
  • the control unit 110 executes the process of FIG. 4 based on a program stored in, for example, the ROM 120 or the auxiliary storage device 140.
  • control unit 110 proceeds to step S15 after the process of step S13 in FIG.
  • the time constant of the first-order lag filter of the filter unit 115 at the start of the approach is the reference time constant ⁇ B set in step S12.
  • control unit 110 proceeds to step S21 after the processing of step S15.
  • step S21 the control unit 110 waits for the displacement amount to be close to the target displacement amount.
  • the control unit 110 determines that the displacement amount is close to the target displacement amount by using any of the following methods (A) to (C), for example.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of a time change of the displacement amount. Note that FIG. 5 shows, as an example, the time change of the displacement amount g when the starting point is the displacement amount Ps and the target displacement amount is P1.
  • the control unit 110 accelerates the machining head so that the displacement amount g approaches the target displacement amount P1. Then, the control unit 110 decelerates the machining head when the displacement amount g approaches the target displacement amount P1.
  • the displacement amount g exceeds the target displacement amount P1. That is, the sign of the difference d is inverted.
  • the time when the sign of the difference d is inverted is t1.
  • the fact that the sign of the difference d is inverted means that the machining head 202 has passed the target displacement amount. Therefore, the control unit 110 can consider that the displacement amount is close to the target displacement amount when the sign of the difference d is inverted. As shown in FIG. 5, the control unit 110 continues to invert the sign of the difference d several times until the displacement amount g becomes equal to the target displacement amount P1, that is, the direction in which the machining head advances several times. The displacement amount g is brought closer to the target displacement amount P1 while being inverted.
  • the control unit 110 determines that the displacement amount is close to the target displacement amount when the change speed of the displacement amount is equal to or less than the predetermined threshold value TH1.
  • the control unit 110 controls to slow down the change speed of the displacement amount so that the machining head 202 does not exceed the target displacement amount. Therefore, the control unit 110 can consider that the displacement amount is close to the target displacement amount when the change speed of the displacement amount becomes equal to or less than a predetermined threshold value.
  • the threshold value TH1 is predetermined by the designer or administrator of the numerical control device 100.
  • the control unit 110 determines that the displacement amount is close to the target displacement amount when the absolute value of the difference between the displacement amount and the target displacement amount is equal to or less than the predetermined threshold value TH2.
  • the threshold value TH2 is predetermined by, for example, the designer or the manager of the numerical control device 100.
  • control unit 110 determines Yes in step S21 and proceeds to step S22.
  • step S22 the control unit 110 changes the time constant of the primary delay filter to the time constant ⁇ obtained in step S13. That is, the time constant switching unit 114 sets the time constant of the first-order lag filter of the filter unit 115 to the time constant ⁇ obtained in step S14. The control unit 110 proceeds to step S16 after the processing of step S22.
  • step S16 if the control unit 110 determines Yes in step S16, the control unit 110 returns to step S11.
  • the starting point is the displacement amount Ps
  • the target displacement amount is P1.
  • the control unit 110 sets the value of the time constant ⁇ as the time constant ⁇ B until the sign of the difference d is inverted, that is, from time 0 to time t1. Then, if the sign of the difference d is inverted, that is, the control unit 110 switches the value of the time constant ⁇ to the time constant ⁇ 1 at time t1. Then, the control unit 110 sets the value of the time constant ⁇ to the time constant ⁇ 1 until the approach is completed.
  • the numerical control system 1 of the second embodiment has the same effect as that of the first embodiment.
  • the numerical control device 100 when the numerical control device 100 determines that the displacement amount is close to the target displacement amount, the time constant of the primary delay filter is determined in step S13. Change to a constant. Therefore, the numerical control device 100 of the second embodiment can prevent a decrease in responsiveness due to an increase in the time constant and an overshoot due to the increase in the time constant except in the vicinity of the target displacement amount.
  • the above-mentioned first embodiment and the second embodiment can be modified as follows.
  • the filter used by the filter unit 115 is not limited to the first-order lag filter.
  • the filter unit 115 uses, for example, a high-pass filter, a band-pass filter, or a band-stop filter.
  • the control unit 110 converts the sensor signal into a displacement amount.
  • the gap sensor 203 may convert the sensor signal into a signal indicating a distance such as a displacement amount and output the signal.
  • the gap sensor 203 functions as an example of the conversion unit.
  • the numerical control device 100 changes the time constant once from the start of the approach to the completion of the approach.
  • the numerical control device 100 may change the time constant a plurality of times.
  • the control unit 110 may realize a part or all of the processing realized by the program in the above embodiment by the hardware configuration of the circuit.
  • the program that realizes the processing of the embodiment is transferred, for example, in a state of being stored in the device.
  • the device may be transferred without the program being stored.
  • the program may be separately transferred and written to the device.
  • the transfer of the program at this time can be realized, for example, by recording on a removable storage medium or by downloading via the Internet or a network such as a LAN (local area network).

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Abstract

距離計測においてノイズの影響を防ぐことができる数値制御装置及び数値制御装置、数値制御システム、プログラム及び数値制御方法を提供すること。　実施形態の数値制御装置は、距離制御部、フィルター部、決定部及び設定部を備える。距離制御部は、第１の対象と第２の対象との距離を目標距離に近付けるように制御する。フィルター部は、前記距離を示す信号をフィルターにかける。決定部は、前記距離を計測する距離センサーの出力信号と前記距離との関係から求められる時定数を前記目標距離に基づいて決定する。設定部は、前記フィルターの時定数を、前記決定部によって決定された前記時定数に設定する。

Description

数値制御装置、数値制御システム、プログラム及び数値制御方法
　本発明は、数値制御装置、数値制御システム、プログラム及び数値制御方法に関する。
　数値制御装置は、加工対象物（ワーク）の表面などの対象までの距離を、ギャップセンサーなどを用いて計測する場合がある。ギャップセンサーの出力－距離特性が非線形であるため、距離の変化に対する出力の変化量（傾き）は、距離によって異なる。したがって、特性の傾きが大きくなるような距離領域では、ギャップセンサーの出力値に変動があった場合、出力値から変換される距離の値も大きく変動する。このため、このような距離領域における距離計測は、外乱成分（ノイズ）などの影響を受けやすい。また、数値制御装置は、このようなノイズの影響を受けた計測値を用いて機械の制御を行うことで、機械に振動などを生じさせる可能性がある。
特開平５－２５３８０４号公報
　本発明の実施形態が解決しようとする課題は、距離計測においてノイズの影響を防ぐことができる数値制御装置及び数値制御装置、数値制御システム、プログラム及び数値制御方法を提供することである。
　実施形態の数値制御装置は、距離制御部、フィルター部、決定部及び設定部を備える。距離制御部は、第１の対象と第２の対象との距離を目標距離に近付けるように制御する。フィルター部は、前記距離を示す信号をフィルターにかける。決定部は、前記距離を計測する距離センサーの出力信号と前記距離との関係から求められる時定数を前記目標距離に基づいて決定する。設定部は、前記フィルターの時定数を、前記決定部によって決定された前記時定数に設定する。
　一態様によれば、距離計測においてノイズの影響を防ぐことができる。
実施形態に係る数値制御システム及び当該数値制御システムに含まれる構成要素の要部構成を示すブロック図。 ギャップセンサーの、センサー信号－変位量特性の一例を示す図。 図１中の制御部による第１実施形態に係る処理の一例を示すフローチャート。 図１中の制御部による第２実施形態に係る処理の一例を示すフローチャート。 変位量の時間変化の一例を示す図。
　以下、いくつかの実施形態に係る数値制御システムについて図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態の説明に用いる各図面は、各部の縮尺を適宜変更している場合がある。また、以下の実施形態の説明に用いる各図面は、説明のため、構成を省略して示している場合がある。また、各図面及び本明細書中において、同一の符号は同様の要素を示す。
〔第１実施形態〕
　図１は、第１実施形態に係る数値制御システム１及び数値制御システム１に含まれる構成要素の要部構成の一例を示すブロック図である。数値制御システム１は、数値制御装置１００が工作機械２００などに対してＣＮＣ（computerized numerical control）（コンピューター数値制御）を行うシステムである。数値制御システム１は、一例として、数値制御装置１００、ギャップセンサー２０３及び工作機械２００を含む。
　数値制御装置１００は、工作機械２００などに対するＣＮＣを行う装置である。数値制御装置１００は、一例として、制御部１１０、ＲＯＭ（read-only memory）１２０、ＲＡＭ（random-access memory）１３０、補助記憶装置１４０及び制御インターフェース１５０を含む。そして、バス１６０などが、これら各部を接続する。
　制御部１１０は、数値制御装置１００の動作に必要な演算及び制御などの処理を行うコンピューターの中枢部分に相当する。制御部１１０は、例えば、ＣＰＵ（central processing unit）、ＭＰＵ（micro processing unit）、ＳｏＣ（system on a chip）、ＤＳＰ（digital signal processor）、ＧＰＵ（graphics processing unit）、ＡＳＩＣ（application specific integrated circuit）、ＰＬＤ（programmable logic device）又はＦＰＧＡ（field-programmable gate array）などである。あるいは、制御部１１０は、これらのうちの複数を組み合わせたものである。制御部１１０は、ＲＯＭ１２０又は補助記憶装置１４０などに記憶されたファームウェア、システムソフトウェア及びアプリケーションソフトウェアなどのプログラムに基づいて、数値制御装置１００の各種の機能を実現するべく各部を制御する。また、制御部１１０は、当該プログラムに基づいて後述する処理を実行する。制御部１１０は、当該プログラムに基づき、一例として相関テーブル生成部１１１、変位量演算部１１２、時定数演算部１１３、時定数切替え部１１４、フィルター部１１５及びギャップ制御部１１６として機能する。これら各部については後述する。なお、プログラムの一部又は全部は、制御部１１０の回路内に組み込まれていても良い。
　ＲＯＭ１２０は、制御部１１０を中枢とするコンピューターの主記憶装置に相当する。ＲＯＭ１２０は、専らデータの読み出しに用いられる不揮発性メモリである。ＲＯＭ１２０は、上記のプログラムのうち、例えばファームウェアなどを記憶する。また、ＲＯＭ１２０は、制御部１１０が各種の処理を行う上で使用するデータなども記憶する。
　ＲＡＭ１３０は、制御部１１０を中枢とするコンピューターの主記憶装置に相当する。ＲＡＭ１３０は、データの読み書きに用いられるメモリである。ＲＡＭ１３０は、制御部１１０が各種の処理を行う上で一時的に使用するデータを記憶するワークエリアなどとして利用される。ＲＡＭ１３０は、典型的には揮発性メモリである。
　補助記憶装置１４０は、制御部１１０を中枢とするコンピューターの補助記憶装置に相当する。補助記憶装置１４０は、例えばＥＥＰＲＯＭ（electric erasable programmable read-only memory）、ＨＤＤ（hard disk drive）又はフラッシュメモリなどである。補助記憶装置１４０は、上記のプログラムのうち、例えば、システムソフトウェア及びアプリケーションソフトウェアなどを記憶する。また、補助記憶装置１４０は、制御部１１０が各種の処理を行う上で使用するデータ、制御部１１０での処理によって生成されたデータ及び各種の設定値などを記憶する。
　制御インターフェース１５０は、数値制御装置１００が各装置と通信してするためのインターフェースである。数値制御装置１００は、制御インターフェース１５０を介して加工装置３００を制御する。また、数値制御装置１００は、制御インターフェース１５０を介してギャップセンサー２０３が出力する信号（以下「センサー信号」という。）の入力を受ける。なお、センサー信号は、例えば、電圧又は当該電圧の値を示すデータ信号などである。あるいは、センサー信号は、電流又は当該電流の値を示すデータ信号などであっても良い。
　バス１６０は、コントロールバス、アドレスバス及びデータバスなどを含み、数値制御装置１００の各部で授受される信号を伝送する。
　工作機械２００は、一例として、数値制御装置１００による制御に基づき、ワークＷに対してレーザー加工又は切削加工などの加工を行う装置である。工作機械２００は、一例として、固定具２０１、加工ヘッド２０２及びギャップセンサー２０３を備える。
　固定具２０１は、ワークＷを固定する装置である。
　加工ヘッド２０２は、例えば、ワークＷに対する加工を行うための工具などを備える。また、加工ヘッド２０２は、ギャップセンサー２０３が取り付けられている。
　工作機械２００は、数値制御装置１００による制御に基づきワークＷと加工ヘッド２０２との距離を変化させる機能を有する。この際、工作機械２００は、固定具２０１及び加工ヘッド２０２の少なくともいずれかを移動させることで、ワークＷと加工ヘッド２０２との距離を変化させる。なお、ワークＷは、第１の対象の一例である。加工ヘッド２０２又はギャップセンサー２０３は、第２の対象の例である。
　ギャップセンサー２０３は、ギャップセンサー２０３又は加工ヘッド２０２からワークＷまでの距離（ギャップ量）を計測するためのセンサーである。あるいは、ギャップセンサー２０３は、ギャップセンサー２０３又は加工ヘッド２０２から基準位置までの距離（変位量）を計測するためのセンサーである。ここで、基準位置とは、ワークＷ表面から所定の距離ｈ離れた位置である。したがって、変位量は、変位量＝（ギャップ量－ｈ）の関係を有する。以下、変位量を用いて各処理を行う例を説明を行うが、数値制御システム１は、ギャップ量を用いて同様の処理を行う態様であっても良い。
　ギャップセンサー２０３が出力するセンサー信号の大きさは、変位量によって変化する。例えば、センサー信号の大きさは、変位量が大きいほど大きくなる。センサー信号は、制御インターフェース１５０を介して数値制御装置１００に入力する。また、ギャップセンサー２０３が距離を計測する対象は、例えばワークＷの表面である。ギャップセンサー２０３としては、例えば、渦電流方式、静電容量方式、レーザーなどを用いた光学方式、又は超音波方式などの種々の方式の距離センサーを用いることができる。
　図２を用いてギャップセンサー２０３の特性について説明する。図２は、ギャップセンサー２０３の、センサー信号－変位量特性の一例を示す図である。図２に示すグラフは、縦軸が変位量ｇ［ｍｍ］、横軸がセンサー信号Ｖ［Ｖ（ボルト）］を示す。なお、図２に示すワークＷは、一部を省略して示している。また、図２に示すワークＷの形状は一例である。
　ギャップセンサー２０３は一例としてグラフＧで示すような非線形の特性を示す。ギャップセンサー２０３の、変位量Ｐ１におけるセンサー信号の変化量に対する変位量の変化量の比（傾き）は、傾きｍ１である。そして、ギャップセンサー２０３の変位量Ｐ２における傾きは、傾きｍ２である。ここで、Ｐ１＞Ｐ２、ｍ１＞ｍ２である。このように、グラフＧは、変位量が大きくなるほど傾きｍも大きくなる。すなわち、ギャップセンサー２０３は、変位量が大きいほど、変位量の変化量に対するセンサー信号の変化量の比が大きくなる。また、図２には、変位量Ｐ１におけるセンサー信号ＶをＶ１、変位量Ｐ２におけるセンサー信号ＶをＶ２として示している。
　制御部１１０が機能する相関テーブル生成部１１１、変位量演算部１１２、時定数演算部１１３、時定数切替え部１１４、フィルター部１１５及びギャップ制御部１１６について説明する。
　相関テーブル生成部１１１は、センサー信号と変位量の関係を示す相関テーブルＴを予め生成する。相関テーブルＴは、例えば、図２に示すような関係をテーブルの形で示す。また、相関テーブル生成部１１１は、生成した相関テーブルＴを補助記憶装置１４０などに記憶する。ただし、制御部１１０は、相関テーブル生成部１１１で相関テーブルＴを生成せず、数値制御装置１００の外部で生成された相関テーブルを補助記憶装置１４０などに記憶しても良い。
　なお、相関テーブル生成部１１１は、相関テーブルＴに代えて、センサー信号と変位量の関係を示す関数を生成しても良い。補助記憶装置１４０は、相関テーブルＴに代えて当該関数を記憶しても良い。
　変位量演算部１１２は、ギャップセンサー２０３から変位量演算部１１２に入力されるセンサー信号を用いて変位量を求める演算を行う。すなわち、変位量演算部１１２は、変位量演算部１１２に入力されるセンサー信号に対し、相関テーブル生成部１１１を用いて変位量に変換する。また、変位量演算部１１２は、求めた変位量を信号として出力する。なお、センサー信号は、例えば、所定の時間ごとに数値制御装置１００に次々と入力される。変位量演算部１１２は、その一部又は全部を変位量に変換して出力する。なお、変位量演算部１１２は、センサー信号を、変位量を示す信号に変換する変換部の一例である。また、センサー信号は、距離によって変化する第１の信号の一例である。変位量を示す信号は、距離を示す第２の信号の一例である。
　時定数演算部１１３は、フィルター部１１５が使用する一次遅れフィルター（ローパスフィルター）の時定数を目標変位量（目標距離）などに基づいて求める。なお、目標変位量は、アプローチにおける変位量の目標値である。数値制御装置１００は、変位量を目標変位量に近付けるよう制御を行う。時定数演算部１１３は、求めた時定数を示す信号を出力する。なお、時定数演算部１１３は、目標変位量に基づき一次遅れフィルターの時定数を決定する決定部の一例である。
　時定数切替え部１１４は、フィルター部１１５が使用する一次遅れフィルターの時定数を、時定数演算部１１３が求めた時定数の値に設定する（切り替える）。なお、時定数切替え部１１４は、一次遅れフィルターの時定数を、時定数演算部１１３によって決定された時定数に設定する設定部の一例である。
　フィルター部１１５は、一次遅れフィルターを備える。フィルター部１１５は、変位量演算部１１２が出力する変位量を一次遅れフィルターに入力する。これにより、フィルター部１１５は、当該変位量から、当該一次遅れフィルターの遮断周波数より高い周波数成分のノイズなどを取り除く。フィルター部１１５は、一次遅れフィルターから出力される変位量信号を出力する。なお、フィルターの出力は、一般的に、フィルター出力＝（前回のフィルター出力＋（目標値－前回のフィルター出力）×制御周期÷時定数）となる。
　ギャップ制御部１１６は、フィルター部１１５が出力する変位量に基づき、変位量を目標変位量に近付けるように、工作機械２００を制御して、加工ヘッド２０２などを制御する。なお、ギャップ制御部１１６は、距離制御部の一例である。
　以下、第１実施形態に係る数値制御システム１の動作を図３などに基づいて説明する。なお、以下の動作説明における処理の内容は一例であって、同様な結果を得ることが可能な様々な処理を適宜に利用できる。図３は、数値制御装置１００の制御部１１０による処理の一例を示すフローチャートである。制御部１１０は、例えば、ＲＯＭ１２０又は補助記憶装置１４０などに記憶されたプログラムに基づいて図３の処理を実行する。
　図３のステップＳ１１において制御部１１０は、アプローチを開始するか否かを判定する。制御部１１０は、アプローチを開始すると判定しなければ、ステップＳ１１においてＮｏと判定してステップＳ１１を繰り返す。なお、アプローチとは、加工ヘッド２０２とワークＷの距離を変えることで、変位量を目標変位量に近付けることである。制御部１１０は、例えば、アプローチの開始を指示する指示情報の入力があった場合に、アプローチを開始すると判定する。当該入力は、例えば、制御部１１０が実行する他のプロセスなどからの入力である。あるいは、指示情報は、他の装置から数値制御装置１００に入力されても良い。指示情報は、例えば、目標変位量Ｐを含む。制御部１１０は、アプローチを開始すると判定するならば、ステップＳ１１においてＹｅｓと判定してステップＳ１２へと進む。
　ステップＳ１２において制御部１１０は、一次遅れフィルターの時定数をリセットする。すなわち、時定数切替え部１１４は、フィルター部１１５の一次遅れフィルターの時定数を、基準時定数τＢに設定する。
　ステップＳ１３において制御部１１０は、指示情報に含まれる目標変位量Ｐに基づき時定数τを決定する。すなわち、時定数演算部１１３は、目標変位量Ｐに対応する傾きｍに適した時定数τを求める。例えば、時定数演算部１１３は、目標変位量が図２のＰ１である場合、目標変位量Ｐ１に対応する傾きｍ１に適した時定数τ１を求める。また、時定数演算部１１３は、目標変位量がＰ２である場合、目標変位量Ｐ２に対応する傾きｍ２に適した時定数τ２を求める。なお、傾きｍを式で表すと、ｍ＝ｄｇ／ｄＶである。
　なお、数値制御装置１００の補助記憶装置１４０などは、予め定められた基準変位量ＰＢ及び基準時定数τＢを記憶している。基準変位量ＰＢ及び基準時定数τＢは、時定数τ１を求めるための基準となる変位量及び時定数である。基準変位量ＰＢは、どのような値であっても良いが、目標変位量として設定されることが多いような値であることが好ましい。基準時定数τＢは、基準変量に対応する基準傾きｍＢに適した時定数である。また、図２には、基準変位量ＰＢにおけるセンサー信号ＶをＶＢとして示している。
　時定数演算部１１３は、目標変位量Ｐに対応する傾きｍに適した時定数τを例えば次式によって求める。
　τ＝（ｍ／ｍＢ）×τＢ　　　（１）
　例えば、アプローチ開始地点が変位量Ｐｓ、目標変位量が変位量Ｐ１である場合の時定数τ１は、τ１＝（ｍ１／ｍＢ）×τＢである。例えば、アプローチ開始地点が変位量Ｐｓ、目標変位量が変位量Ｐ２である場合の時定数τ２は、τ２＝（ｍ２／ｍＢ）×τＢである。例えば、アプローチ開始地点が変位量Ｐ１、目標変位量が変位量Ｐ２である場合の時定数τ２は、τ２＝（ｍ２／ｍＢ）×τＢである。このように、時定数τは、目標変位量によって変化し、開始地点が異なっても同じ値となる。また、例えば、τＢを１６ミリ秒、ｍＢを２ｎ、ｍ１をｎ、ｍ２を４ｎとする。ただし、ｎは、正数である。この場合、τ１＝（ｎｎ／２ｎ）×１６（ミリ秒）＝８（ミリ秒）、τ２＝（４ｎ／２ｎ）×１６（ミリ秒）＝３２（ミリ秒）となる。このように、傾きｍがｘ倍になれば時定数τもｘ倍となり、傾きｍと時定数τは比例している。
　なお、時定数演算部１１３は、上記（１）式を使わずに、目標変位量Ｐと時定数τとの関係を示すテーブルなどを用いて、目標変位量Ｐから時定数τを求めても良い。当該テーブルは、予め複数の目標変位量Ｐについてそれぞれ時定数τを求めておくことで生成することができる。当該テーブルは、例えば、補助記憶装置１４０などに記憶される。
　ステップＳ１４において制御部１１０の時定数切替え部１１４は、一次遅れフィルターの時定数を、ステップＳ１３で求めた時定数τに設定する。
　ステップＳ１５において制御部１１０は、工作機械２００を制御してアプローチを開始する。すなわち、変位量演算部１１２は、センサー信号から変位量を求める。そして、フィルター部１１５は、当該変位量を一次遅れフィルターに入力してノイズを取り除く。さらに、ギャップ制御部１１６は、ノイズが取り除かれた変位量と、目標変位量を比較し、当該変位量が目標変位量より大きい場合、加工ヘッド２０２とワークＷとの距離を短くするよう加工装置３００を制御する。当該制御に基づき、加工装置３００は、加工ヘッド２０２とワークＷとの距離を短くする。対して、ギャップ制御部１１６は、当該変位量が目標変位量より小さい場合、加工ヘッド２０２とワークＷとの距離を長くするよう加工装置３００を制御する。当該制御に基づき、加工装置３００は、加工ヘッド２０２とワークＷとの距離を長くする。変位量演算部１１２、フィルター部１１５及びギャップ制御部１１６は、以上の処理を、変位量が目標変位量と等しくなるまで続ける。ここで、変位量が目標変位量と等しくなるとは、変位量が、目標変位量から所定の誤差範囲内となることを示す。
　ステップＳ１６において制御部１１０は、アプローチが完了するのを待ち受ける。制御部１１０は、変位量が目標変位量と等しくなったならば、アプローチが完了したと判定する。制御部１１０は、アプローチが完了したと判定するならば、ステップＳ１６においてＹｅｓと判定してステップＳ１１へと戻る。
　第１実施形態の数値制御システム１によれば、数値制御装置１００は、アプローチのたびに、目標変位量に応じた時定数を用いる。したがって、第１実施形態の数値制御装置１００は、傾きｍが大きい変位量領域においても変位量の計測におけるノイズの影響を小さくすることができる。
　また、第１実施形態の数値制御システム１によれば、数値制御装置１００は、傾きｍと比例した時定数を用いる。このため、第１実施形態の数値制御装置１００は、目標変位量における傾きｍにかかわらずノイズの影響を同程度にすることができる。
〔第２実施形態〕
　第２実施形態の数値制御システム１の構成は、第１実施形態と同様であるので説明を省略する。
　以下、第２実施形態に係る数値制御システム１の動作を図４などに基づいて説明する。第２実施形態の数値制御装置１００の制御部１１０は、図３に代えて図４の処理を実行する。図４は、数値制御装置１００の制御部１１０による処理の一例を示すフローチャートである。制御部１１０は、例えば、ＲＯＭ１２０又は補助記憶装置１４０などに記憶されたプログラムに基づいて図４の処理を実行する。
　制御部１１０は、第２実施形態では、図４のステップＳ１３の処理の後ステップＳ１５へと進む。このように、ステップＳ１４の処理を行わないので、アプローチ開始時点でのフィルター部１１５の一次遅れフィルターの時定数は、ステップＳ１２で設定された基準時定数τＢとなっている。
　制御部１１０は、第２実施形態では、ステップＳ１５の処理の後、ステップＳ２１へと進む。
　ステップＳ２１において制御部１１０は、変位量が目標変位量付近になるのを待ち受ける。例えば、制御部１１０は、例えば、次の（Ａ）～（Ｃ）のいずれかの方法を用いて変位量が目標変位量付近になったことを判定する。
　（Ａ）制御部１１０は、目標変位量と変位量の差ｄの、正負を示す符号が反転した場合に、変位量が目標変位量付近になったと判定する。アプローチ時、変位量は、例えば図５に示すような変化で目標変位量に近付いていく。図５は、変位量の時間変化の一例を示す図である。なお、図５では、一例として、開始地点を変位量Ｐｓとし、目標変位量をＰ１とした場合の変位量ｇの時間変化を示している。制御部１１０は、変位量ｇが目標変位量Ｐ１に近付くように加工ヘッドを加速させる。そして、制御部１１０は、変位量ｇが目標変位量Ｐ１に近付いたら加工ヘッドを減速させる。このとき、変位量ｇは、目標変位量Ｐ１を行き過ぎる。すなわち、差ｄの符号が反転する。なお、差ｄは、例えば、ｄ＝ｇ－Ｐ１で表すことができる。なお、差ｄの符号が反転する時刻をｔ１とする。差ｄの符号が反転するということは、加工ヘッド２０２が目標変位量を通り過ぎたということである。したがって、制御部１１０は、差ｄの符号が反転したことをもって、変位量が目標変位量付近になったとみなすことができる。なお、制御部１１０は、図５に示すようにその後も変位量ｇが目標変位量Ｐ１と等しくなるまで、何度か差ｄの符号を反転させながら、すなわち加工ヘッドの進む方向を何度か反転させながら変位量ｇを目標変位量Ｐ１に近付ける。
　（Ｂ）制御部１１０は、変位量の変化速度が所定の閾値ＴＨ１以下となった場合に、変位量が目標変位量付近になったと判定する。制御部１１０は、変位量が目標変位量に近付くと、加工ヘッド２０２が目標変位量を行き過ぎないように変位量の変化速度を減速させる制御を行っている。したがって、制御部１１０は、変位量の変化速度が所定の閾値以下となったことをもって、変位量が目標変位量付近になったとみなすことができる。なお、例えば、閾値ＴＨ１は、数値制御装置１００の設計者又は管理者などによって予め定められる。
　（Ｃ）制御部１１０は、変位量と目標変位量の差の絶対値が所定の閾値ＴＨ２以下となった場合に、変位量が目標変位量付近になったと判定する。なお、閾値ＴＨ２は、例えば、数値制御装置１００の設計者又は管理者などによって予め定められる。
　制御部１１０は、変位量が目標変位量付近になったと判定するならば、ステップＳ２１においてＹｅｓと判定してステップＳ２２へと進む。
　ステップＳ２２において制御部１１０は、一次遅れフィルターの時定数を、ステップＳ１３で求めた時定数τに変更する。すなわち、時定数切替え部１１４は、フィルター部１１５の一次遅れフィルターの時定数を、ステップＳ１４で求めた時定数τに設定する。制御部１１０は、ステップＳ２２の処理の後、ステップＳ１６へと進む。
　制御部１１０は、第２実施形態では、ステップＳ１６においてＹｅｓと判定したならば、ステップＳ１１へと戻る。
　ステップＳ２１において（Ａ）の方法を用いた場合を例に、以上の処理によって時定数がどのように変化するか説明する。なお、ここでは、開始地点を変位量Ｐｓとし、目標変位量をＰ１とする。制御部１１０は、差ｄの符号が反転するまで、すなわち時刻０から時刻ｔ１までは、時定数τの値を時定数τＢとする。そして、制御部１１０は、差ｄの符号が反転したならば、すなわち時刻ｔ１において時定数τの値を時定数τ１に切り替える。そして、制御部１１０は、アプローチ完了まで時定数τの値を時定数τ１とする。
　第２実施形態の数値制御システム１は、第1実施形態と同様の効果が得られる。
　また、第２実施形態の数値制御システム１によれば、数値制御装置１００は、変位量が目標変位量付近になったと判定した場合に、一次遅れフィルターの時定数を、ステップＳ１３で決定した時定数に変更する。したがって、第２実施形態の数値制御装置１００は、目標変位量付近以外において、時定数を大きくすることによる応答性の低下及び、それによるオーバーシュートを防ぐことができる。
　上記の第１実施形態及び第２実施形態は、以下のような変形も可能である。
　フィルター部１１５が用いるフィルターは、一次遅れフィルターに限らない。フィルター部１１５は、例えば、ハイパスフィルター、バンドパスフィルター又はバンドストップフィルターを用いる。
　上記の実施形態では、制御部１１０がセンサー信号を変位量に変換した。しかしながら、ギャップセンサー２０３が、センサー信号を、変位量などの距離を示す信号に変換し、当該信号を出力しても良い。この場合、ギャップセンサー２０３は、変換部の一例として機能する。
　上記の第２実施形態では、数値制御装置１００は、アプローチ開始後、アプローチ完了までにおいて時定数を１回変更した。しかしながら、数値制御装置１００は、複数回時定数を変更しても良い。
　制御部１１０は、上記実施形態においてプログラムによって実現する処理の一部又は全部を、回路のハードウェア構成によって実現するものであっても良い。
　実施形態の処理を実現するプログラムは、例えば装置に記憶された状態で譲渡される。しかしながら、当該装置は、当該プログラムが記憶されない状態で譲渡されても良い。そして、当該プログラムが別途に譲渡され、当該装置へと書き込まれても良い。このときのプログラムの譲渡は、例えば、リムーバブルな記憶媒体に記録して、あるいはインターネット又はＬＡＮ（local area network）などのネットワークを介したダウンロードにより実現できる。
　以上、本発明の実施形態を説明したが、例として示したものであり、本発明の範囲を限定するものではない。本発明の実施形態は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施可能である。
　１　数値制御システム
　１００　数値制御装置
　１１０　制御部
　１１１　相関テーブル生成部
　１１２　変位量演算部
　１１３　時定数演算部
　１１４　時定数切替え部
　１１５　フィルター部
　１１６　ギャップ制御部
　１２０　ＲＯＭ
　１３０　ＲＡＭ
　１４０　補助記憶装置
　１５０　制御インターフェース
　１６０　バス
　２００　工作機械
　２０１　固定具
　２０２　加工ヘッド
　２０３　ギャップセンサー

Claims (6)

  1. 　第１の対象と第２の対象との距離を目標距離に近付けるように制御する距離制御部と、
    　前記距離を示す信号をフィルターにかけるフィルター部と、
    　前記距離を計測する距離センサーの出力信号と前記距離との関係から求められる時定数を前記目標距離に基づいて決定する決定部と、
    　前記フィルターの時定数を、前記決定部によって決定された前記時定数に設定する設定部と、を備える数値制御装置。
  2. 　前記関係を示す相関テーブルを生成する相関テーブル生成部と、
    　前記出力信号と前記相関テーブルに基づいて前記距離を求める変位量演算部と、をさらに備え、
    　前記決定部は、前記関係及び前記目標距離に基づいて前記時定数を算出することで、前記時定数を決定する、請求項１に記載の数値制御装置。
  3. 　前記設定部は、前記距離と前記目標距離の差の符号が反転した場合、前記差が所定よりも小さくなった場合、又は前記距離が縮まる速度が所定よりも小さくなった場合に、前記フィルターの時定数を、前記決定部によって決定された前記時定数に設定する、請求項１又は請求項２に記載の数値制御装置。
  4. 　距離センサー及び数値制御装置を含み、
    　前記距離センサーは、第１の対象と第２の対象との距離によって変化する第１の信号を出力し、
    　前記第１の信号を、前記距離を示す第２の信号に変換する変換部を備え、
    　前記数値制御装置は、
    　　前記距離を目標距離に近付けるように制御する距離制御部と、
    　　前期第２の信号をフィルターにかけるフィルター部と、
    　　前記第１の信号と前記距離との関係から求められる時定数を前記目標距離に基づいて決定する決定部と、
    　　前記フィルターの時定数を、前記決定部によって決定された前記時定数に設定する設定部と、を備える数値制御システム。
  5. 　数値制御装置が備えるプロセッサーを、
    　第１の対象と第２の対象との距離を目標距離に近付けるように制御する制御部と、
    　前記距離を示す信号をフィルターにかけるフィルター部と、
    　前記距離を計測する距離センサーの出力信号と前記距離との関係から求められる時定数を前記目標距離に基づいて決定する決定部と、
    　前記フィルターの時定数を、前記決定部によって決定された前記時定数に設定する設定部と、して機能させるプログラム。
  6. 　第１の対象と第２の対象との距離を目標距離に近付けるように制御し、
    　フィルターの時定数を、前記距離を計測する距離センサーの出力信号と前記距離との関係及び前記目標距離に基づき決定した前記時定数に設定し、
    　前記距離を示す信号にフィルターをかける、数値制御方法。
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