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数値制御用プログラム作成装置、数値制御工作システムおよび数値制御工作プログラム NEW

国内特許コード P190016377
整理番号 S2018-0335-N0
掲載日 2019年10月3日
出願番号 特願2018-032539
公開番号 特開2019-148931
出願日 平成30年2月26日(2018.2.26)
公開日 令和元年9月5日(2019.9.5)
発明者
  • 笹原 弘之
  • 大槻 俊明
  • 佐藤 隆太
出願人
  • 国立大学法人東京農工大学
  • 国立大学法人神戸大学
発明の名称 数値制御用プログラム作成装置、数値制御工作システムおよび数値制御工作プログラム NEW
発明の概要 【課題】数値制御工作機械において、より高速度でかつ高精度な加工が実現される数値制御用プログラムを作成することが可能な数値制御用プログラム作成装置、数値制御工作システム、および数値制御工作プログラムを提供すること。
【解決手段】数値制御装置の処理時間を示すブロック処理時間、数値制御装置の加工速度を指定する指令速度、目標曲線における曲率半径、および目標曲線を線分近似するための弦誤差の複数のパラメータの間の関係を記憶する記憶手段と、数値制御装置が数値制御工作機械を制御する上での弦誤差の条件に基づき、該複数のパラメータの間の関係を用いて目標弦誤差を算出する算出手段と、目標弦誤差に基づいて目標曲線に対する近似線分を作成するプログラム作成手段と、を含む。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要

数値制御工作機械の主要な機能は、工作物(加工対象物、ワーク)を所望の精度内でできるだけ短時間に加工する高速高精度加工である。また、数値制御用プログラム作成装置(Computer Aided Manufacturing:CAM)の重要な機能は高速高精度加工を行うためのプログラム(数値制御用プログラム)を作成して数値制御装置に指令することである。

加工形状が曲線である場合には、数値制御用プログラム作成装置は曲線加工のためのプログラムを作成する。曲線加工を行う場合、目標曲線からの最大距離が設定された弦誤差(許容弦誤差)となるよう近似した微小線分でプログラムを作成することが通常行われる。

上記の微小線分プログラムを作成する従来技術として特許文献1に開示されたファイルコンバータ装置が知られている。特許文献1に開示されたファイルコンバータ装置では、目標曲線をNURBS(Non Uniform Rational B-Spline)曲線とし、そのNURBS曲線に対して設定された弦誤差(ε)以下でかつできるだけεに近い距離となる微小線分を作成し、G01(直線補間指令)による直線補間プログラムを作成する。

高精度加工のためには弦誤差を小さくし、より小さな微小線分のプログラムを作成することが望ましい。しかしながら、数値制御装置がプログラムの1ブロックを読み込んで解析するには一定の時間(以下、「ブロック処理時間」)が必要である。従って、そのブロック処理時間よりも高速に1ブロックを読み出して解析する必要があるような、過剰に小さな微小線分のプログラムが指令されると、指令速度通りの加工速度が出ない、あるいは加工速度がふらついて加工面が荒くなるなどの問題が発生する。そのため、設定する弦誤差を過剰に小さくすることはできない。この問題に対しては、一定の余裕を見込んで大きめの弦誤差を設定することも考えられるが、この場合は意図する加工精度が達成できなくなる可能性がある。

上記ブロック処理時間に関連する従来技術として、特許文献2に開示された送り速度クランプ方式が知られている。特許文献2に開示された送り速度クランプ方式では、ブロック処理時間に基づいて指令速度をクランプしている。しかしながら、特許文献2に開示された送り速度クランプ方式では所望の元の指令速度に対してクランプするため、高速加工の観点からは望ましくない。

産業上の利用分野

本発明は、数値制御用プログラム作成装置、数値制御工作システムおよび数値制御工作プログラムに関し、特に、工作物と工具とを相対運動させることによって目標曲線に沿った加工を行う数値制御工作機械を制御する数値制御装置に指令するためのプログラムを作成する数値制御用プログラム作成装置、数値制御工作システムおよび数値制御工作プログラムに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
目標曲線に沿った加工を行う数値制御工作機械を制御する数値制御装置に対する指令を示す数値制御用プログラムを作成する数値制御用プログラム作成装置であって、
前記数値制御装置の処理時間を示すブロック処理時間、前記数値制御装置の加工速度を指定する指令速度、前記目標曲線における曲率半径、および前記目標曲線を線分近似するための弦誤差の複数のパラメータの間の関係を記憶する記憶手段と、
前記数値制御装置が前記数値制御工作機械を制御する上での前記弦誤差の条件に基づき、前記複数のパラメータの間の関係を用いて目標弦誤差を算出する算出手段と、
前記目標弦誤差に基づいて前記目標曲線に対する近似線分を作成するプログラム作成手段と、
を含む数値制御用プログラム作成装置。

【請求項2】
複数のパラメータの間の関係が前記ブロック処理時間、前記指令速度、前記曲率半径、および前記弦誤差の間の関係を示す弦誤差曲面である
請求項1に記載の数値制御用プログラム作成装置。

【請求項3】
前記弦誤差の条件が、前記弦誤差曲面上の点を指定する条件である
請求項2に記載の数値制御用プログラム作成装置。

【請求項4】
前記弦誤差の条件が、前記弦誤差曲面の近傍の点を指定する条件である
請求項2に記載の数値制御用プログラム作成装置。

【請求項5】
前記算出手段は、前記ブロック処理時間、前記指令速度、前記曲率半径、および前記弦誤差のいずれかに1より大きい補正係数を乗じて前記目標弦誤差を算出する
請求項4に記載の数値制御用プログラム作成装置。

【請求項6】
前記複数のパラメータの間の関係が、前記指令速度および前記曲率半径を変数とする前記弦誤差の関数であり、
前記算出手段は、前記目標曲線における前記指令速度および前記曲率半径の組合せに対する前記弦誤差の最大値を前記弦誤差の関数を用いて演算し、前記弦誤差の最大値を用いて前記目標弦誤差を算出する
請求項1に記載の数値制御用プログラム作成装置。

【請求項7】
前記複数のパラメータの間の関係が、前記指令速度および前記曲率半径を変数とする前記弦誤差の関数であり、
前記算出手段は、前記目標曲線における前記指令速度の最大値および前記曲率半径の最小値を演算し、前記指令速度の最大値および前記曲率半径の最小値を用いて前記弦誤差の関数に基づいて前記目標弦誤差を算出する
請求項1に記載の数値制御用プログラム作成装置。

【請求項8】
前記弦誤差の関数が、前記指令速度および前記曲率半径で表された法線加速度の関数であり、
前記算出手段は、前記目標曲線における前記法線加速度の最大値を演算し、前記法線加速度の最大値を用いて前記法線加速度の関数に基づいて前記目標弦誤差を算出する
請求項7に記載の数値制御用プログラム作成装置。

【請求項9】
前記算出手段は、前記目標弦誤差に最小値を設定し、算出された目標弦誤差が前記最小値未満となった場合には前記最小値を前記目標弦誤差として算出する
請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の数値制御用プログラム作成装置。

【請求項10】
請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の数値制御用プログラム作成装置と、
目標曲線に沿った加工を行う数値制御工作機械と、
前記数値制御用プログラム作成装置で作成されたプログラムに基づいて前記数値制御工作機械を制御する数値制御装置と、を含む
数値制御工作システム。

【請求項11】
目標曲線に沿った加工を行う数値制御工作機械を制御する数値制御装置に対する指令を示す数値制御用プログラムを作成する数値制御用プログラム作成装置を動作させるための数値制御工作プログラムであって、
コンピュータを、
前記数値制御装置の処理時間を示すブロック処理時間、前記数値制御装置の加工速度を指定する指令速度、前記目標曲線における曲率半径、および前記目標曲線を線分近似するための弦誤差の複数のパラメータの間の関係を記憶する記憶手段と、
前記数値制御装置が前記数値制御工作機械を制御する上での前記弦誤差の条件に基づき、前記複数のパラメータの間の関係を用いて目標弦誤差を算出する算出手段と、
前記目標弦誤差に基づいて前記目標曲線に対する近似線分を作成するプログラム作成手段と、
として機能させるための数値制御工作プログラム。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2018032539thum.jpg
出願権利状態 公開
※ 国立大学法人東京農工大学では、先端産学連携研究推進センターにおいて、知的財産の創出・権利化・活用に取り組んでいます。上記の特許・技術の内容および導入に興味・関心がありましたら、当センターまでお気軽にお問い合わせください。


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