JP2024104635A - 加工プログラム修正用パラメータの選択方法及び選択装置、工作機械の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加工プログラム修正機能の適切なパラメータを自動的に選択可能とする。【解決手段】Ｓ１で加工プログラムが入力されると、Ｓ２で、各指令点の評価値ｅを算出し、Ｓ３で、各指令点において、特定点の評価値ｅと周辺点の評価値ｅとを比較して、各指令点の異常率ｖを算出し、Ｓ４で、入力された加工プログラム全体の総合異常率Ｖを算出する。Ｓ５で、パラメータを変更するか否かを判別し、残りのパラメータがあれば、Ｓ２～Ｓ４の手順を繰り返し、加工プログラム全体の総合異常率Ｖを各パラメータごとに算出する。Ｓ５で残りのパラメータがないことを確認したら、Ｓ６で、各パラメータごとの総合異常率Ｖを比較して、総合異常率Ｖが最小となるパラメータを算出し、Ｓ７で、算出したパラメータを出力する。【選択図】図４

Description

本開示は、加工プログラムの修正に用いるパラメータを適切に選択する方法及び装置と、当該選択方法を実行可能な工作機械の制御装置とに関する。

制御装置により動作する工作機械において、金型などの複雑形状を加工する際には、大量の指令点を用いた加工プログラムを用いて機械を動作させる。
このような加工プログラムは、ＣＡＭソフトウェアを用いて作成するが、微小計算誤差や近似誤差により、図１に示すような加工経路上の指令点（黒丸）のずれ（点線で囲む部分）などの不良が発生することがある。本来の形状からずれた指令点上で機械が動作すると、図２に示すように加工面に食い込みなどの不良が発生する。金型製作では、加工後に磨き作業を行うことが多いが、不良が発生した場合には、加工面が均一になるまで磨きを行う必要があり、作業時間が増加してしまう。このような不良は、機械振動、工具振動など様々な原因で発生するが、プログラムによって発生する割合も多い。

こういった不良は加工プログラム自体をＣＡＭで修正して対応することもあるが、一般的な製造業者ではＣＡＭ作業者と機械作業者とが別々になっていることが多いため、機械加工後に不良があった場合でも、ＣＡＭ作業まで工程を戻せない場合がある。
そのため、工作機械の制御装置では、このような加工プログラムの不具合箇所を自動で修正する機能を有している。この場合、ＣＡＭ工程に戻らずに対応することができる。例えば特許文献１には、３軸から選択された特定軸に対して所望の基点位置から所定分割幅ごとに特定軸方向の領域を指定し、各領域に対して所定の表示属性を与えて、特定軸に対して領域ごとの表示属性に従った表示形態で工具軌跡をＸＹＺの３軸に沿って表示するようにした発明が開示されている。このように工具軌跡を表示させれば、制御装置上で加工プログラムの修正が行える。

特開２００４－２１９５３号公報

しかし、使用するＣＡＭ、工作機械、加工形状、要求精度などが毎回異なり、加工プログラムごとに指令点の様相は異なるため、加工プログラムに適切なパラメータを設定しないと修正しきれない場合がある。
通常、プログラム修正機能のパラメータは複数存在し、様々な組み合わせからプログラムごとに適切な設定を選ぶのは困難である。また、膨大なパラメータの内容を適切に運用できるように学習するためには時間がかかり、一般的な作業者からは敬遠されやすい。さらに、パラメータの検討は加工後のワークを見ながら現象を考えてフィードバックしながら行うことが多いため、試切削作業が増加し、十分な加工時間と検証コストが必要になる。
そのため、従来では、パラメータ設定は機械ごとに設定された初期値をそのまま使用することが多くなっている。

そこで、本開示は、加工プログラム修正機能の適切なパラメータを自動的に選択可能となる加工プログラム修正用パラメータの選択方法及び選択装置と、工作機械の制御装置とを提供することを目的としたものである。

上記目的を達成するために、本開示の第１の構成は、予め設定された加工プログラム修正用の複数のパラメータから１のパラメータを選択する方法であって、
加工プログラムの複数の指令点において、加工面に不具合を発生させる特徴となる点についての評価値をそれぞれ算出する評価値算出ステップと、
各前記指令点において、その周辺に位置する前記指令点である少なくとも１つの周辺点との間で互いの評価値を比較して、前記周辺点に対する異常率を算出する異常率算出ステップと、
各前記指令点の前記異常率から、前記加工プログラム全体の総合異常率を算出する総合異常率算出ステップと、を各前記パラメータごとにそれぞれ実行した後、
前記総合異常率が最小となる前記パラメータを前記１のパラメータとして算出するパラメータ算出ステップを実行することを特徴とする。
上記目的を達成するために、本開示の第２の構成は、予め設定された加工プログラム修正用の複数のパラメータから１のパラメータを選択する装置であって、
加工プログラムの複数の指令点において、加工面に不具合を発生させる特徴となる点についての評価値を各前記パラメータごとにそれぞれ算出する評価値算出手段と、
各前記指令点において、その周辺に位置する前記指令点である少なくとも１つの周辺点との間で互いの評価値を比較して、前記周辺点に対する異常率を各前記パラメータごとに算出する異常率算出手段と、
各前記指令点の前記異常率から、前記加工プログラム全体の総合異常率を各前記パラメータごとに算出する総合異常率算出手段と、
各前記パラメータごとの前記総合異常率を比較して、前記総合異常率が最小となる前記パラメータを前記１のパラメータとして算出するパラメータ算出手段と、を備えることを特徴とする。
上記目的を達成するために、本開示の第３の構成は、工作機械の制御装置であって、
加工プログラム修正用の複数のパラメータが予め設定され、第１の構成に記載の加工プログラム修正用パラメータの選択方法を実行可能であることを特徴とする。

本開示によれば、従来は作業者が調整を行っていたプログラム修正機能のパラメータを自動的に選択できることにより、パラメータ選択検討工数が削減される。また、自動選択により、制御装置のプログラム修正機能の学習コストが低減される。

加工経路における指令点のずれを表す説明図である。 加工面の食い込みを示す説明図である。 加工プログラム修正用パラメータの選択装置を備えた工作機械の制御装置の機能ブロック図である。 加工プログラム修正用パラメータの選択方法のフローチャートである。 不具合箇所を有する加工経路の説明図である。 加工形状に依存する不具合箇所を有する加工経路の説明図である。 指令点の周辺領域を示す加工経路の説明図である。 総合異常率の算出状態を示す説明図である。

以下、本開示の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図３は、加工プログラム修正用パラメータの選択装置１０を備えた工作機械の制御装置１の一例を示す機能ブロック図である。選択装置１０は、本開示の第２の構成のパラメータの選択装置の一例である。制御装置１は、本開示の第３の構成の制御装置の一例である。制御装置１は、ＣＰＵ及びＣＰＵに接続されたメモリを含んで構成され、それらにより工作機械の運転制御が実現される。
この選択装置１０は、評価値算出部１１と、異常率算出部１２と、パラメータ記憶部１３と、パラメータ算出部１４と、表示部１５とを備えている。
評価値算出部１１は、加工プログラム中から、加工経路のずれや折れなど、加工面に不具合を発生させる特徴となる点の評価値を算出する。評価値算出部１１は、本開示の評価値算出手段の一例である。

異常率算出部１２は、加工経路上の複数の指令点から特定した指令点（以下「特定点」という。）の周辺の指令点（以下「周辺点」という。）を探索し、特定点の評価値と周辺点の評価値とを比較することで、周辺点に対する特定点の異常率を算出する。また、異常率算出部１２は、加工プログラムの各指令点で異常率を計算した後、各指令点の異常率から、加工プログラム全体の総合異常率を算出する。異常率算出部１２は、本開示の異常率算出手段及び総合異常率算出手段の一例である。なお、異常率を算出する機能部と、総合異常率を算出する機能部とを別々に設けてもよい。

パラメータ記憶部１３は、加工プログラムの修正機能に用いる複数のパラメータを、加工プログラムに関連付けて予め記憶している。
パラメータ算出部１４は、異常率算出部１２で算出されたパラメータごとの総合異常率から、総合異常率が最小となるパラメータを算出する。パラメータ算出部１４は、本開示のパラメータ算出手段の一例である。
表示部１５は、パラメータ算出部１４で算出されたパラメータを表示する。なお、表示部１５は、工作機械の制御装置１用の表示部と兼用されている。

次に、選択装置１０による本開示の第１の構成に係るパラメータの選択方法を、図４のフローチャートに基づいて説明する。この選択方法は、制御装置１の記憶部に予め設定されたプログラムによって実行される。このプログラムは、ＣＰＵ及びＣＰＵに接続されたメモリを含む非一時的なコンピュータ可読記憶媒体に記憶されている。
まず、Ｓ１で加工プログラムが入力されると、Ｓ２で、評価値算出部１１が各指令点の評価値ｅを算出する（評価値算出ステップ）。
評価値ｅは、制御装置１に設けられているプログラム修正機能を適用した状態の加工プログラムで算出してもよい。評価値ｅは、指令点の点間距離（例えば２点を結んだときの距離）、加工経路の折れ角度（例えば３点を結んだときの軌跡ベクトルがなす角度）、曲率、パターンマッチングなどの方法で算出してもよい。
次に、Ｓ３で、異常率算出部１２が、各指令点において、特定点の評価値ｅと周辺点の評価値ｅとを比較して、各指令点の異常率ｖを算出する（異常率算出ステップ）。周辺点は、各指令点の前後数点、隣接する軌跡の点、隣接する軌跡の点の前後数点を取得して決定してもよい。評価値ｅの比較には、周辺点の評価値ｅの平均値と各指令点の評価値ｅとの差分や、中央値との差分などの手法をとってもよい。

評価値ｅで不具合箇所を検出したい場合、図５に示すように、特徴が形状隅部やピック部などの加工形状自体の折れ等によるものか、計算誤差等の不具合によるものか判断がつかない。検出したい不具合箇所は、図６に示すように、加工形状によって発生する箇所（点線で囲む領域Ａ）ではなく、点線で囲む領域Ｂで示す箇所である。
加工面に悪影響を与える指令点は、周辺点との間で評価値に急変が発生し、不均一になっている点である場合が多い。そこで、図７に示すように、特定点Ｐの周辺の複数の周辺点Ｐ１，Ｐ２・・Ｐｎを探索して、各周辺点Ｐｎに対する特定点Ｐの異常率ｖを算出すると、異常率ｖの低い点は、評価値ｅが高くとも、周辺の形状の影響で値が高くなっていると判断できる。異常率ｖの高い点は、その点のみで異常が発生しているため、不良につながりやすいと判断できる。周辺点Ｐｎの探索は、特定点Ｐとの距離、ブロック番号、評価値の類似性などの条件で探索してもよい。周辺点Ｐｎは、少なくとも１箇所あればよい。

次に、Ｓ４で、異常率算出部１２が、入力された加工プログラム全体の総合異常率Ｖを算出する（総合異常率算出ステップ）。総合異常率Ｖの算出には、平均値、分散値などを使用してもよい。また、加工プログラムには、非移動点や、アプローチ、リトラクトなどの加工に関係がない移動を行う点が存在する。これらの点は、距離、角度、曲率、移動ベクトルなどの閾値を設けて除外して計算する。
次に、Ｓ５で、パラメータを変更するか否かを判別する。すなわち、パラメータ記憶部１３に残りのパラメータがあれば、パラメータを変更してＳ２に戻って評価値ｅを算出し、Ｓ３で異常率ｖを算出し、Ｓ４で総合異常率Ｖを算出する。複数のパラメータのそれぞれでこの手順を繰り返し、加工プログラム全体の総合異常率Ｖを各パラメータごとに算出する。

そして、Ｓ５で残りのパラメータがないことを確認したら、Ｓ６で、パラメータ算出部１４が、各パラメータごとの総合異常率Ｖを比較して、総合異常率Ｖが最小となるパラメータを算出し、Ｓ７で、算出したパラメータを表示部１５に出力する。例えば図８に示す例では、総合異常率が０．９となるパラメータ１が算出されて表示部１５に表示されることになる。このパラメータ１は、本開示の１のパラメータの一例である。
以上の手順で、各パラメータのうち最も加工面不良が発生しにくいパラメータを自動的に選択することができる。

このように、上記形態のパラメータの選択方法及び選択装置１０（制御装置１）は、加工プログラムの各指令点において、加工面に不具合を発生させる特徴となる点についての評価値ｅをそれぞれ算出し、各指令点において、その周辺に位置する指令点である複数の周辺点との間で互いの評価値ｅを比較して、周辺点に対する異常率ｖをそれぞれ算出し、各指令点の異常率ｖから、加工プログラム全体の総合異常率Ｖを、各パラメータごとにそれぞれ実行した後、総合異常率Ｖが最小となる１のパラメータを算出する。
この構成によれば、従来は作業者が調整を行っていたプログラム修正機能のパラメータを自動的に選択できることにより、パラメータ選択検討工数が削減される。また、自動選択により、制御装置１のプログラム修正機能の学習コストが低減される。

なお、上記形態では、パラメータ算出部で算出された１のパラメータを自動的に表示部へ出力するようにしているが、１のパラメータの算出にとどめておき、作業者の操作に応じて１のパラメータを表示部へ出力するようにしてもよい。
また、パラメータの出力は、表示部への表示に限らず、音声出力等の他の出力手段で行ってもよい。
上記形態では、パラメータの選択装置を工作機械の制御装置に設けているが、当該選択装置は、制御装置と別に独立して設けてもよい。

１・・制御装置、１０・・パラメータの選択装置、１１・・評価値算出部、１２・・異常率算出部、１３・・パラメータ記憶部、１４・・パラメータ算出部、１５・・表示部、Ｐ・・特定点、Ｐｎ・・周辺点、ｅ・・評価値、ｖ・・異常率、Ｖ・・総合異常率。

Claims (3)

1. 予め設定された加工プログラム修正用の複数のパラメータから１のパラメータを選択する方法であって、
   加工プログラムの複数の指令点において、加工面に不具合を発生させる特徴となる点についての評価値をそれぞれ算出する評価値算出ステップと、
   各前記指令点において、その周辺に位置する前記指令点である少なくとも１つの周辺点との間で互いの評価値を比較して、前記周辺点に対する異常率を算出する異常率算出ステップと、
   各前記指令点の前記異常率から、前記加工プログラム全体の総合異常率を算出する総合異常率算出ステップと、を各前記パラメータごとにそれぞれ実行した後、
   前記総合異常率が最小となる前記パラメータを前記１のパラメータとして算出するパラメータ算出ステップを実行することを特徴とする加工プログラム修正用パラメータの選択方法。
2. 予め設定された加工プログラム修正用の複数のパラメータから１のパラメータを選択する装置であって、
   加工プログラムの複数の指令点において、加工面に不具合を発生させる特徴となる点についての評価値を各前記パラメータごとにそれぞれ算出する評価値算出手段と、
   各前記指令点において、その周辺に位置する前記指令点である少なくとも１つの周辺点との間で互いの評価値を比較して、前記周辺点に対する異常率を各前記パラメータごとに算出する異常率算出手段と、
   各前記指令点の前記異常率から、前記加工プログラム全体の総合異常率を各前記パラメータごとに算出する総合異常率算出手段と、
   各前記パラメータごとの前記総合異常率を比較して、前記総合異常率が最小となる前記パラメータを前記１のパラメータとして算出するパラメータ算出手段と、
   を備えることを特徴とする加工プログラム修正用パラメータの選択装置。
3. 加工プログラム修正用の複数のパラメータが予め設定され、請求項１に記載の加工プログラム修正用パラメータの選択方法を実行可能であることを特徴とする工作機械の制御装置。

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