JPH07334223A - Tool spindle attitude control system - Google Patents

Tool spindle attitude control system

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Publication number
JPH07334223A
JPH07334223A JP12851194A JP12851194A JPH07334223A JP H07334223 A JPH07334223 A JP H07334223A JP 12851194 A JP12851194 A JP 12851194A JP 12851194 A JP12851194 A JP 12851194A JP H07334223 A JPH07334223 A JP H07334223A
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JP
Japan
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axis
tool
attitude
rotation
tool axis
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Application number
JP12851194A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshiaki Otsuki
俊明 大槻
Haruhiko Kozai
治彦 香西
Ryoji Eguchi
亮二 江口
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Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
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Publication date
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Publication of JPH07334223A publication Critical patent/JPH07334223A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To easily command the attitude of a tool spindle with respect to the tool spindle attitude control system for a numerical control machine tool to work a work while inclining the tool spindle on a three-dimensional space. CONSTITUTION:A preprocessing means 102 reads out a working program 101 and decodes a tool spindle attitude control mode and a tool spindle attitude vector command. While using tool spindle attitude vector commands (I, J and K) transmitted from the preprocessing means 102 in the tool spindle attitude control mode, a spindle rotating angle arithmetic means 103 calculates the respective rotating angles of rotary spindles to decide the attitude of a tool spindle. This arithmetic is performed according to a prescribed operation expression decided by a parameter Pa set for each machine constitution pattern of the numerical control machine tool. An interpolating means 104 reads the rotating angle of two rotary spindles, performs interpolation for operating two rotary spindles just at that rotating angle and interpolates X, Y and Z axes. A programmer can easily perform programming for three-dimensional working only by commanding the tool spindle attitude vector commands (I, J and K).

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は数値制御工作機械での工
具軸姿勢制御方式に関し、特に工具軸を3次元空間上に
傾斜させてワークを加工する際の工具軸姿勢制御方式に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a tool axis attitude control system for a numerically controlled machine tool, and more particularly to a tool axis attitude control system for machining a workpiece by inclining the tool axis in a three-dimensional space.

【0002】[0002]

【従来の技術】数値制御工作機械では、複雑な型等を加
工する場合、工具をワークに対して任意の方向に傾ける
ことにより、傾斜面加工を行っている。このような3次
元加工には、通常互いに直交する基本3軸と回転軸2軸
を有する5面加工機が使用される。
2. Description of the Related Art In a numerically controlled machine tool, when machining a complicated die or the like, an inclined surface is machined by inclining a tool in an arbitrary direction with respect to a work. For such three-dimensional processing, a five-sided machine having three basic axes and two rotary axes orthogonal to each other is usually used.

【0003】この5面加工機において、工具軸をワーク
に対して一定の傾斜を持たせた状態て切削を行うには、
加工プログラムを作成する段階で、工具軸の姿勢(方
向)を決定すると共に、その姿勢を取るために必要な回
転軸2軸の各回転角度を計算で求め、その回転角度を加
工プログラムで指令する必要がある。
In this five-face processing machine, in order to perform cutting with the tool axis having a certain inclination with respect to the work,
At the stage of creating a machining program, the posture (direction) of the tool axis is determined, and each rotation angle of the two rotation axes required to take that posture is calculated, and the rotation angle is commanded by the machining program. There is a need.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような指
令は、計算も複雑で、時間と労力を必要としていた。ま
た、この指令は工具軸の姿勢が変化する度に計算する必
要があり、自動プログラミング装置等で計算する必要が
あった。
However, such a command is complicated in calculation and requires time and labor. Further, this command needs to be calculated every time the posture of the tool axis changes, and needs to be calculated by an automatic programming device or the like.

【0005】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、工具軸の姿勢を簡単に指令することができる
工具軸姿勢制御方式を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a tool axis attitude control system capable of easily instructing the attitude of the tool axis.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、工具軸を3次元空間上に傾斜させてワー
クを加工する数値制御工作機械での工具軸の姿勢を制御
する工具軸姿勢制御方式において、工具軸姿勢制御モー
ド指令及び工具軸姿勢ベクトル指令を加工プログラムか
ら読み取り、解読する前処理手段と、前記工具軸姿勢制
御モード指令時に、前記工具軸姿勢ベクトル指令から工
具軸の姿勢を決定する回転軸の各回転角度を演算する軸
回転角度演算手段と、工具を移動目標位置に移動させる
ための補間と、前記回転軸の回転角度を補間する補間手
段と、を有することを特徴とする工具軸姿勢制御方式
が、提供される。
According to the present invention, in order to solve the above problems, a tool axis for controlling the attitude of the tool axis in a numerically controlled machine tool for machining a workpiece by inclining the tool axis in a three-dimensional space. In the attitude control method, preprocessing means for reading and decoding a tool axis attitude control mode command and a tool axis attitude vector command from a machining program, and a tool axis attitude from the tool axis attitude vector command when the tool axis attitude control mode command is issued. A shaft rotation angle calculating means for calculating each rotation angle of the rotation axis, an interpolation for moving the tool to a movement target position, and an interpolation means for interpolating the rotation angle of the rotation axis. A tool axis attitude control method is provided.

【0007】[0007]

【作用】前処理手段は工具軸姿勢制御モード指令及び工
具軸姿勢ベクトル指令を加工プログラムから読み取り、
解読する。軸回転角度演算手段は工具軸姿勢制御モード
指令時に、工具軸姿勢ベクトル指令から工具軸の姿勢を
決定する回転軸の各回転角度を演算する。補間手段は工
具を移動目標位置に移動させるための補間と、回転軸2
軸の回転角度を補間する。
The preprocessing means reads the tool axis attitude control mode command and the tool axis attitude vector command from the machining program,
Decipher. The axis rotation angle calculation means calculates each rotation angle of the rotation axis that determines the attitude of the tool axis from the tool axis attitude vector command when the tool axis attitude control mode command is issued. The interpolation means performs interpolation for moving the tool to the movement target position, and the rotation axis 2
Interpolate the rotation angle of the axis.

【0008】これによって、プログラマは工具軸姿勢ベ
クトル指令(I,J,K)を指令するのみで、工具軸の
姿勢を簡単に指令できる。
Thus, the programmer can simply command the attitude of the tool axis by only commanding the tool axis attitude vector command (I, J, K).

【0009】[0009]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図1は本発明の工具軸姿勢制御方式の構成を示
すブロック図である。図中の各手段102,103,1
04及び105は、後述する数値制御装置(CNC)の
プロセッサがソフトウェアに従って実行する機能であ
る。ここで、対象とする数値制御工作機械は、工具の位
置を決定する座標系は、互いに直交するX,Y,Zの基
本3軸である。また、工具軸の姿勢を制御する軸は回転
軸A,B,Cのうちの2軸である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a tool axis attitude control system of the present invention. Each means 102, 103, 1 in the figure
04 and 105 are functions executed by a processor of a numerical control device (CNC) described later according to software. Here, in the target numerically controlled machine tool, the coordinate system for determining the position of the tool is the three basic axes X, Y, and Z orthogonal to each other. The axes that control the attitude of the tool shaft are two of the rotation axes A, B, and C.

【0010】前処理手段102は加工プログラム101
から、工具の移動目標位置データX,Y,Z、工具軸姿
勢制御モード及び工具軸姿勢ベクトル指令(I,J,
K)を読み取る。
The preprocessing means 102 is a machining program 101.
From the tool movement target position data X, Y, Z, tool axis attitude control mode, and tool axis attitude vector command (I, J,
Read K).

【0011】回転軸角度演算手段103は、工具軸姿勢
制御モード時に前処理手段102から送られてきた工具
軸姿勢ベクトル指令から工具軸の姿勢を決定する回転軸
2軸(A,B,C軸のうちの2軸)の各回転角度を演算
する。この演算は、後述する数値制御工作機械の機械構
成パターン毎に設定された所定の演算式に従って行われ
る。機械構成パターンPaは、予め不揮発性メモリ14
に格納されている。
The rotation axis angle calculation means 103 determines the attitude of the tool axis from the tool axis attitude vector command sent from the preprocessing means 102 in the tool axis attitude control mode. The two rotation axes (A, B, C axes). Of each of the two rotation angles). This calculation is performed according to a predetermined calculation formula set for each machine configuration pattern of the numerically controlled machine tool described later. The machine configuration pattern Pa is stored in the nonvolatile memory 14 in advance.
It is stored in.

【0012】補間手段104は、上記演算で得られた回
転軸2軸の回転角度(a,b,cのうちの2つ)を読み
取り、その回転角度だけ回転軸2軸を回転させる補間及
び補間の移動目標位置X,Y,Zに工具を移動させる補
間を行い補間パルスを出力する。
The interpolation means 104 reads the rotation angles (two of a, b, and c) of the two rotation axes obtained by the above calculation, and interpolates and interpolates the two rotation axes by the rotation angle. Interpolation for moving the tool to the movement target position X, Y, Z is performed and an interpolation pulse is output.

【0013】補間分配パルスは、加減速制御手段105
で加減速され、位置制御回路(軸制御回路)41に送ら
れる。位置制御回路41は、補間パルスを速度制御信号
に変換し、サーボアンプ51に送る。サーボアンプ51
は、速度制御信号を増幅し、サーボモータ61を駆動す
る。工具は、サーボモータ61の駆動に応じて移動目標
位置に移動すると共に、その移動目標位置において工具
軸姿勢ベクトル指令(I,J,K)で指令された姿勢を
取る。サーボモータ61には、位置検出用のパルスコー
ダが内蔵されており、位置制御回路41に位置帰還パル
スをフィードバックする。
The interpolation distribution pulse is generated by the acceleration / deceleration control means 105.
Is accelerated and decelerated by and sent to the position control circuit (axis control circuit) 41. The position control circuit 41 converts the interpolation pulse into a speed control signal and sends it to the servo amplifier 51. Servo amplifier 51
Drives the servo motor 61 by amplifying the speed control signal. The tool moves to the movement target position according to the drive of the servomotor 61, and takes the posture instructed by the tool axis posture vector command (I, J, K) at the movement target position. The servo motor 61 has a built-in pulse coder for position detection, and feeds back a position feedback pulse to the position control circuit 41.

【0014】図1では位置制御回路41,サーボアンプ
51,サーボモータ61は1軸分のみしか表していない
が、実際は図2に示すように5軸分設けられる。図2は
本発明が適用されるCNCのハードウェアのブロック図
である。図において、10はCNCである。プロセッサ
11はCNC10全体の制御の中心となるプロセッサで
あり、バス21を介して、ROM12に格納されたシス
テムプログラムを読み出し、このシステムプログラムに
従って、CNC10全体の制御を実行する。RAM13
には一時的な計算データ、表示データ等が格納される。
RAM13にはSRAMが使用される。不揮発性メモリ
14はCMOSからなり、本発明に係る機械構成用パラ
メータPaなどの各種パラメータや加工プログラムが格
納される。不揮発性メモリ14は、図示されていないバ
ッテリでバックアップされ、CNC10の電源がオフさ
れても、それらのデータはそのまま保持される。
In FIG. 1, the position control circuit 41, the servo amplifier 51, and the servo motor 61 are shown for only one axis, but actually five axes are provided as shown in FIG. FIG. 2 is a block diagram of hardware of a CNC to which the present invention is applied. In the figure, 10 is a CNC. The processor 11 is a central processor for controlling the entire CNC 10, reads out a system program stored in the ROM 12 via the bus 21, and executes control of the entire CNC 10 according to the system program. RAM13
Stores temporary calculation data, display data, and the like.
SRAM is used for the RAM 13. The non-volatile memory 14 is composed of CMOS and stores various parameters such as the machine configuration parameter Pa according to the present invention and a machining program. The nonvolatile memory 14 is backed up by a battery (not shown), and even if the power of the CNC 10 is turned off, those data are retained as they are.

【0015】インタフェース15は外部機器用のインタ
フェースであり、紙テープリーダ、紙テープパンチャ
ー、紙テープリーダ・パンチャー等の外部機器91が接
続される。紙テープリーダからは加工プログラムが読み
込まれ、また、CNC10内で編集された加工プログラ
ムを紙テープパンチャーに出力することができる。
The interface 15 is an interface for an external device, and is connected to an external device 91 such as a paper tape reader, a paper tape puncher, or a paper tape reader / puncher. The processing program is read from the paper tape reader, and the processing program edited in the CNC 10 can be output to the paper tape puncher.

【0016】PMC(プログラマブル・マシン・コント
ローラ)16はCNC10に内蔵され、ラダー形式で作
成されたシーケンスプログラムにより工作機械を制御す
る。すなわち、加工プログラムで指令された、M機能、
S機能及びT機能に従って、これらをシーケンスプログ
ラムで、機械側で必要な信号に変換し、I/Oユニット
17から機械側に出力する。この出力信号は機械側のマ
グネット等を駆動し、油圧バルブ、空圧バルブ及び電気
アクチュエイタ等を作動させる。また、機械側のリミッ
トスイッチ及び機械操作盤のスイッチ等の信号を受け
て、必要な処理をして、プロセッサ11に渡す。
A PMC (Programmable Machine Controller) 16 is built in the CNC 10 and controls a machine tool by a sequence program created in a ladder format. That is, the M function instructed by the machining program,
According to the S function and the T function, these are converted into necessary signals on the machine side by the sequence program and output from the I / O unit 17 to the machine side. This output signal drives a magnet or the like on the machine side to operate a hydraulic valve, a pneumatic valve, an electric actuator, or the like. Further, it receives a signal from a limit switch on the machine side, a switch on the machine operation panel, etc., performs necessary processing, and passes it to the processor 11.

【0017】CRT/MDIユニット25へは各軸の現
在位置、移動量等のデータが送られて表示される。ま
た、CRT/MDIユニット25内のキーボードからの
データ入力信号がインタフェース19に送られ、バス2
1を経由してプロセッサ11に渡される。
Data such as the current position of each axis and the amount of movement is sent to the CRT / MDI unit 25 and displayed. Further, a data input signal from the keyboard in the CRT / MDI unit 25 is sent to the interface 19, and the bus 2
1 is passed to the processor 11.

【0018】インタフェース20は手動パルス発生器3
2に接続され、手動パルス発生器32からのパルスを受
ける。手動パルス発生器32は機械操作盤に実装され、
手動で機械稼働部を精密に位置決めするのに使用され
る。
The interface 20 is a manual pulse generator 3
2 and receives the pulse from the manual pulse generator 32. The manual pulse generator 32 is mounted on the machine operation panel,
Used to precisely position machine working parts manually.

【0019】軸制御回路41〜45はプロセッサ11か
らの各軸の移動指令を受けて、各軸の指令をサーボアン
プ51〜55に出力する。サーボアンプ51〜55はこ
の移動指令を受けて、各軸のサーボモータ61〜65を
駆動する。サーボモータ61〜65には位置検出用のパ
ルスコーダが内蔵されており、このパルスコーダから位
置信号がパルス列としてフィードバックされる。場合に
よっては、位置検出器として、リニアスケールが使用さ
れる。また、このパルス列をF/V(周波数/速度)変
換することにより、速度信号を生成することができる。
図ではこれらの位置信号のフィードバックライン及び速
度フィードバックは省略してある。
The axis control circuits 41 to 45 receive the movement commands of the respective axes from the processor 11 and output the commands of the respective axes to the servo amplifiers 51 to 55. The servo amplifiers 51 to 55 receive the movement command and drive the servo motors 61 to 65 of the respective axes. The servo motors 61 to 65 have a built-in pulse coder for position detection, and the position signal is fed back from this pulse coder as a pulse train. In some cases, a linear scale is used as the position detector. Further, a speed signal can be generated by F / V (frequency / speed) conversion of this pulse train.
In the figure, the feedback line and velocity feedback of these position signals are omitted.

【0020】スピンドル制御回路71はスピンドル回転
指令及びスピンドルのオリエンテーション等の指令を受
けて、スピンドルアンプ72にスピンドル速度信号を出
力する。スピンドルアンプ72はこのスピンドル速度信
号を受けて、スピンドルモータ73を指令された回転速
度で回転させる。また、オリエンテーション指令によっ
て、所定の位置にスピンドルを位置決めする。
The spindle control circuit 71 receives a spindle rotation command and a spindle orientation command, and outputs a spindle speed signal to the spindle amplifier 72. The spindle amplifier 72 receives the spindle speed signal and rotates the spindle motor 73 at the commanded rotation speed. In addition, the spindle is positioned at a predetermined position according to the orientation command.

【0021】スピンドルモータ73には歯車あるいはベ
ルトでポジションコーダ82が結合されている。従っ
て、ポジションコーダ82はスピンドルモータ73に同
期して回転し、帰還パルスを出力し、その帰還パルスは
インタフェース81を経由して、プロセッサ11によっ
て、読み取られる。この帰還パルスは他の軸をスピンド
ルモータ73に同期して移動させ、精密なタッピング加
工等を可能にする。
A position coder 82 is connected to the spindle motor 73 by a gear or a belt. Therefore, the position coder 82 rotates in synchronization with the spindle motor 73 and outputs a feedback pulse, which is read by the processor 11 via the interface 81. This feedback pulse moves the other shaft in synchronization with the spindle motor 73, enabling precise tapping processing and the like.

【0022】次に、本発明に係る工具軸姿勢ベクトル指
令(I,J,K)から回転軸2軸の回転角度を演算する
手法について説明する。この演算は、上述したように数
値制御工作機械の機械構成によって異なるので、機械構
成毎に分けて説明する。
Next, a method of calculating the rotation angles of the two rotation axes from the tool axis posture vector command (I, J, K) according to the present invention will be described. Since this calculation differs depending on the machine configuration of the numerically controlled machine tool as described above, it will be described separately for each machine configuration.

【0023】機械構成は回転軸2軸の種別及び工具軸方
向によって下記の5つのパターンに分けられる。 (1)基本3軸=X,Y,Z軸、回転軸2軸=A,C
軸、工具軸=Z軸 (2)基本3軸=X,Y,Z軸、回転軸2軸=B,C
軸、工具軸=Z軸 (3)基本3軸=X,Y,Z軸、回転軸2軸=A,B
軸、工具軸=X軸 (4)基本3軸=X,Y,Z軸、回転軸2軸=A,B軸
(B軸をマスタ軸とする)、工具軸=Z軸 (5)基本3軸=X,Y,Z軸、回転軸2軸=A,B軸
(A軸をマスタ軸とする)、工具軸=Z軸 次に機械構成パターン(1)の場合を説明する。
The machine structure is divided into the following five patterns depending on the type of the two rotary shafts and the tool axis direction. (1) Basic 3 axes = X, Y, Z axes, 2 rotation axes = A, C
Axis, tool axis = Z axis (2) Basic 3 axes = X, Y, Z axes, rotating axis 2 axes = B, C
Axis, tool axis = Z axis (3) Basic 3 axes = X, Y, Z axes, 2 rotation axes = A, B
Axis, Tool axis = X axis (4) Basic 3 axes = X, Y, Z axes, Rotation axis 2 axes = A, B axes (B axis is the master axis), Tool axis = Z axis (5) Basic 3 Axis = X, Y, Z axes, 2 rotation axes = A, B axes (A axis is the master axis), tool axis = Z axis Next, the case of the machine configuration pattern (1) will be described.

【0024】図3は機械構成パターン(1)の場合の機
械構成の模式図である。図において、工具3には、互い
に直交するX,Y,Zの基本3軸から成る座標系、並び
に工具軸の姿勢を制御するA軸及びC軸の回転軸があ
る。工具3は工具取り付け部1下端にO点が回転中心と
なるように取り付けられる。ここで、工具3でワーク2
の傾斜面2aを加工するものとする。加工プログラムで
は、工具軸姿勢ベクトル指令(I,J,K)を指令す
る。一般に、工具軸姿勢ベクトル指令は傾斜面2aに垂
直となる。
FIG. 3 is a schematic diagram of a mechanical configuration in the case of mechanical configuration pattern (1). In the drawing, the tool 3 has a coordinate system composed of three basic X, Y, and Z axes that are orthogonal to each other, and an A axis and a C axis of rotation that control the attitude of the tool axis. The tool 3 is attached to the lower end of the tool attachment portion 1 such that the point O is the center of rotation. Here, work 2 with tool 3
The inclined surface 2a is processed. In the machining program, tool axis posture vector commands (I, J, K) are commanded. Generally, the tool axis posture vector command is perpendicular to the inclined surface 2a.

【0025】工具軸姿勢ベクトル指令が指令されると、
詳細は後述する所定の演算式にこの工具軸姿勢ベクトル
指令(I,J,K)を代入し、A軸の回転角度a及びC
軸の回転角度cをそれぞれ求める。
When the tool axis posture vector command is given,
Substituting this tool axis posture vector command (I, J, K) into a predetermined arithmetic expression described later in detail, the rotation angles a and C of the A axis
The rotation angle c of the shaft is obtained.

【0026】点Oを原点とする座標系において、C軸が
角度cだけ回転し、さらにその状態からA軸が角度aだ
け回転すると、工具3の工具軸方向は一点鎖線で示した
方向になる。このとき、工具軸は、ワーク2の傾斜面2
aに対して垂直な姿勢をとる。 なお、実際の加工プロ
グラムでは以下のように指令される。
In the coordinate system having the point O as the origin, when the C-axis rotates by the angle c and the A-axis further rotates by the angle a from that state, the tool axis direction of the tool 3 becomes the direction shown by the chain line. . At this time, the tool axis is the inclined surface 2 of the work 2.
Take a posture perpendicular to a. In the actual machining program, the following commands are given.

【0027】 G41 Xp Yp Zp ; Xp:X軸の移動量 Yp:Y軸の移動量 Zp:Z軸の移動量 D :工具番号 I,J,K:工具軸姿勢ベクトル指令 このGコードの指令によって、工具3はXp,Yp,Z
pの座標位置に移動し、工具3a軸は工具軸姿勢ベクト
ル指令(I,J,K)で決まる方向を向く。
G41 Xp Yp Zp I J K D Xp: X-axis movement amount Yp: Y-axis movement amount Zp: Z-axis movement amount D: Tool number I, J, K: Tool axis attitude vector command The tool 3 is Xp, Yp by this G code command. , Z
Moving to the coordinate position of p, the axis of the tool 3a faces the direction determined by the tool axis posture vector command (I, J, K).

【0028】図4は機械構成パターン(1)の場合の回
転角度a及びcの求め方を示す図である。機械構成パタ
ーン(1)の場合、回転軸2軸はA及びC軸であり、工
具軸はZ軸である。この場合、工具軸姿勢ベクトル指令
(I,J,K)が指令されると、A軸の回転角度a及び
C軸の回転角度cは、 a=arctan〔(I2 +J2 1/2 /K〕 c=arctan(I/−J) で求まる。
FIG. 4 is a diagram showing how to obtain the rotation angles a and c in the case of the mechanical structure pattern (1). In the machine configuration pattern (1), the two rotation axes are the A and C axes and the tool axis is the Z axis. In this case, when the tool axis attitude vector command (I, J, K) is commanded, the rotation angle a of the A axis and the rotation angle c of the C axis are as follows: a = arctan [(I 2 + J 2 ) 1/2 / K] c = arctan (I / -J).

【0029】このように、加工プログラムで工具軸姿勢
ベクトル指令(I,J,K)を指令するのみで、回転軸
A,Cの回転角度a,cが自動的に求められ、工具3は
ワーク2の傾斜面2aに垂直な姿勢を取ることができ
る。したがって、プログラマは複雑な回転軸の回転角度
計算を行う必要がなく、3次元加工のためのプログラミ
ング作業を簡単にかつ短時間で完了させることができ
る。また、工具軸姿勢ベクトル指令(I,J,K)は一
般に図面に傾斜等でその数値が示されているので、それ
らの値を使用することができる。
As described above, the rotation angles a and c of the rotation axes A and C are automatically obtained only by instructing the tool axis posture vector commands (I, J, K) in the machining program, and the tool 3 is the work. It is possible to take a posture perpendicular to the second inclined surface 2a. Therefore, the programmer does not need to perform complicated rotation angle calculation of the rotation axis, and programming work for three-dimensional machining can be completed easily and in a short time. Further, since the tool axis posture vector command (I, J, K) is generally shown in the drawing by the inclination or the like, these values can be used.

【0030】図5は機械構成パターン(2)の場合の回
転軸B軸及びC軸の回転角度b及びcの求め方を示す図
である。なお、この機械構成パターン(2)は図3及び
図4に示す機械構成パターン(1)の回転軸A,Cが回
転軸B,Cになっているのみである。したがって、B軸
の回転角度b及びC軸の回転角度cは、以下の式で求め
ることができる。
FIG. 5 is a diagram showing how to obtain the rotation angles b and c of the rotation axes B and C in the case of the machine configuration pattern (2). In this machine configuration pattern (2), the rotation axes A and C of the machine configuration pattern (1) shown in FIGS. 3 and 4 are the rotation axes B and C, respectively. Therefore, the rotation angle b of the B axis and the rotation angle c of the C axis can be obtained by the following equations.

【0031】b=arctan〔(I2 +J2 1/2 /K〕 c=arctan(J/I) 図6は機械構成パターン(3)の場合の機械構成の模式
図である。図において、工具31には、互いに直交する
破線で示したX,Y,Zの基本3軸から成る座標系、並
びにA軸及びB軸の回転軸が設定される。工具31は工
具取り付け部1a先端にO1点が回転中心となるように
取り付けられる。このような機械構成パターン(3)の
場合、A軸が角度aだけ回転し、さらにその状態からB
軸が角度bだけ回転すると、工具31の工具軸31aは
工具軸姿勢ベクトル指令(I,J,K)で決まる方向を
とる。そして、工具軸31aはワーク2bの傾斜面2b
aに垂直となる。
B = arctan [(I 2 + J 2 ) 1/2 / K] c = arctan (J / I) FIG. 6 is a schematic diagram of the machine configuration in the case of the machine configuration pattern (3). In the figure, the tool 31 is provided with a coordinate system consisting of three basic X, Y, and Z axes indicated by broken lines orthogonal to each other, and rotation axes of the A axis and the B axis. The tool 31 is attached to the tip of the tool attachment portion 1a such that the point O1 is the center of rotation. In the case of such a machine configuration pattern (3), the A-axis rotates by the angle a, and from that state B
When the axis rotates by the angle b, the tool axis 31a of the tool 31 takes a direction determined by the tool axis attitude vector command (I, J, K). And, the tool shaft 31a is the inclined surface 2b of the work 2b.
It is perpendicular to a.

【0032】図7は機械構成パターン(3)の場合の回
転角度a及びbの求め方を示す図である。機械構成パタ
ーン(3)の場合、回転軸2軸はA及びB軸であり、工
具軸はX軸である。この場合、工具軸姿勢ベクトル指令
(I,J,K)が指令されると、A軸の回転角度a及び
B軸の回転角度bは、以下の式で求められる。
FIG. 7 is a diagram showing how to obtain the rotation angles a and b in the case of the machine structure pattern (3). In the case of the machine configuration pattern (3), the two rotation axes are the A and B axes and the tool axis is the X axis. In this case, when the tool axis posture vector command (I, J, K) is commanded, the rotation angle a of the A axis and the rotation angle b of the B axis are obtained by the following formulas.

【0033】a=arctan(J/−K) b=arctan〔(J2 +K2 1/2 /I〕 図8は機械構成パターン(4)の場合の機械構成の概略
構成図である。図において、工具32には、互いに直交
する破線で示したX,Y,Zの基本3軸から成る座標
系、並びにA軸及びB軸の回転軸が設定される。工具3
2はロータリヘッド33にO2点が回転中心となるよう
に、かつZ軸方向が工具軸方向となるように取り付けら
れる。また、B軸がマスタ軸となるように取り付けられ
る。
A = arctan (J / -K) b = arctan [(J 2 + K 2 ) 1/2 / I] FIG. 8 is a schematic configuration diagram of the machine configuration in the case of the machine configuration pattern (4). In the figure, the tool 32 is provided with a coordinate system consisting of three basic axes of X, Y, and Z, which are shown by broken lines orthogonal to each other, and rotation axes of A axis and B axis. Tool 3
2 is attached to the rotary head 33 such that the O2 point is the center of rotation and the Z-axis direction is the tool axis direction. Further, the B axis is attached so as to be the master axis.

【0034】A軸が角度aだけ回転し、さらにその状態
からB軸が角度bだけ回転すると、工具32の工具軸3
2aは工具軸姿勢ベクトル指令(I,J,K)で決まる
方向をとることになる。そして、工具軸32aはワーク
2cの傾斜面2caに垂直になる。
When the A axis rotates by the angle a and the B axis further rotates by the angle b from that state, the tool axis 3 of the tool 32
2a takes a direction determined by the tool axis posture vector command (I, J, K). Then, the tool shaft 32a becomes perpendicular to the inclined surface 2ca of the work 2c.

【0035】図9は機械構成パターン(4)の場合の回
転角度a及びbの求め方を示す図である。機械構成パタ
ーン(4)の場合、回転軸2軸はA及びB軸であり、工
具軸はZ軸である。またマスタ軸はB軸である。この場
合、工具軸姿勢ベクトル指令(I,J,K)が指令され
ると、A軸の回転角度a及びB軸の回転角度bは以下の
式で求めることができる。
FIG. 9 is a diagram showing how to obtain the rotation angles a and b in the case of the machine structure pattern (4). In the case of the machine configuration pattern (4), the two rotation axes are the A and B axes and the tool axis is the Z axis. The master axis is the B axis. In this case, when the tool axis posture vector command (I, J, K) is commanded, the rotation angle a of the A axis and the rotation angle b of the B axis can be obtained by the following formulas.

【0036】a=arctan〔−J/(I2 +K2 1/2 〕 b=arctan(I/K) 図10は機械構成パターン(5)の場合の機械構成の概
略構成図である。図において、工具34には、互いに直
交するX,Y,Zの基本3軸から成る座標系、並びにA
軸及びB軸の回転軸が設定される。工具34はロータリ
ヘッド35にO3点が回転中心となるように取り付けら
れ、かつZ軸方向が工具軸方向となるように取り付けら
れる。また、A軸がマスタ軸となるように取り付けられ
る。
A = arctan [-J / (I 2 + K 2 ) 1/2 ] b = arctan (I / K) FIG. 10 is a schematic configuration diagram of the machine configuration in the case of the machine configuration pattern (5). In the figure, the tool 34 has a coordinate system consisting of three basic X, Y, and Z axes orthogonal to each other, and A
The rotation axes of the axis and the B axis are set. The tool 34 is attached to the rotary head 35 such that the point O3 is the center of rotation, and the Z axis direction is the tool axis direction. Further, the A axis is attached so as to be the master axis.

【0037】B軸が角度bだけ回転し、さらにその状態
からA軸が角度aだけ回転すると、工具34の工具軸3
4aは工具軸姿勢ベクトル指令(I,J,K)で決まる
姿勢をとる。そして、工具軸31aはワーク2dの傾斜
面2daに垂直になる。
When the B-axis rotates by the angle b and the A-axis further rotates by the angle a from that state, the tool axis 3 of the tool 34
4a has a posture determined by the tool axis posture vector command (I, J, K). Then, the tool shaft 31a is perpendicular to the inclined surface 2da of the work 2d.

【0038】図11は機械構成パターン(5)の場合の
回転角度a及びbの求め方を示す図である。機械構成パ
ターン(5)の場合、回転軸2軸はA及びB軸であり、
工具軸はZ軸である。またマスタ軸はA軸である。この
場合、工具軸姿勢ベクトル指令(I,J,K)が指令さ
れると、A軸の回転角度a及びB軸の回転角度bは以下
の式で求めることができる。
FIG. 11 is a diagram showing how to obtain the rotation angles a and b in the case of the machine structure pattern (5). In the case of the machine configuration pattern (5), the two rotation axes are the A and B axes,
The tool axis is the Z axis. The master axis is the A axis. In this case, when the tool axis posture vector command (I, J, K) is commanded, the rotation angle a of the A axis and the rotation angle b of the B axis can be obtained by the following formulas.

【0039】a=arctan(−J/K) b=arctan〔I/(J2 +K2 1/2 〕 図12は本発明の工具軸姿勢制御方式を実行するための
フローチャートである。図中Sに続く数字はステップ番
号を表す。 〔S1〕工具軸姿勢制御モードかどうかを判別する。工
具軸姿勢制御モードであれば次のステップS2に進み、
そうでなければ処理を終了する。工具軸姿勢制御モード
は、G41とI,J,Kの指令が同一ブロックに指令さ
れていることにより判別する。 〔S2〕機械構成パターンを機械構成用パラメータPa
によって認識する。 〔S3〕回転軸2軸の回転角度を演算して求める。 〔S4〕回転角度を補間し、工具への動作指令(補間パ
ルス)を出力する。
[0039] is a flowchart for a = arctan (-J / K) b = arctan [I / (J 2 + K 2 ) 1/2 ] 12 to perform the tool axis attitude control method of the present invention. The numbers following S in the figure represent step numbers. [S1] It is determined whether the tool axis posture control mode is set. If it is the tool axis attitude control mode, the process proceeds to the next step S2,
Otherwise, the process ends. The tool axis attitude control mode is determined by the commands of G41 and I, J, K being issued to the same block. [S2] Machine configuration pattern is set to machine configuration parameter Pa
Recognize by. [S3] The rotation angles of the two rotation axes are calculated and obtained. [S4] The rotation angle is interpolated and an operation command (interpolation pulse) is output to the tool.

【0040】上記の説明では、工具3の姿勢をワーク2
の傾斜面2aと垂直になるように工具軸姿勢ベクトル指
令(I,J,K)で指令したが、必ずしも垂直に指定す
る必要はなく、これと異なる工具軸姿勢ベクトル指令
(I,J,K)を指令してもよい。
In the above description, the posture of the tool 3 is set to the work 2
The tool axis posture vector command (I, J, K) was instructed so as to be perpendicular to the inclined surface 2a of the tool. However, it is not always necessary to specify it vertically, and a tool axis posture vector command (I, J, K) different from this is required. ) May be commanded.

【0041】[0041]

【発明の効果】以上説明したように本発明では、工具軸
姿勢ベクトル指令(I,J,K)によって、工具軸の姿
勢を指令するようにしたので、プログラマは複雑な計算
をすることなく、簡単に加工プログラムの作成ができ
る。
As described above, according to the present invention, the posture of the tool axis is instructed by the tool axis posture vector command (I, J, K), so that the programmer does not have to perform complicated calculations. You can easily create machining programs.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の工具軸姿勢制御方式の構成を示すブロ
ック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a tool axis attitude control system of the present invention.

【図2】本発明が適用されるCNCのハードウェアのブ
ロック図である。
FIG. 2 is a block diagram of hardware of a CNC to which the present invention is applied.

【図3】機械構成パターン(1)の場合の機械構成の模
式図である。
FIG. 3 is a schematic diagram of a mechanical configuration in the case of mechanical configuration pattern (1).

【図4】機械構成パターン(1)の場合の回転角度a及
びcの求め方を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing how to determine rotation angles a and c in the case of the machine configuration pattern (1).

【図5】機械構成パターン(2)の場合の回転角度b及
びcの求め方を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing how to determine rotation angles b and c in the case of the machine configuration pattern (2).

【図6】機械構成パターン(3)の場合の機械構成の模
式図である。
FIG. 6 is a schematic diagram of a mechanical configuration in the case of a mechanical configuration pattern (3).

【図7】機械構成パターン(3)の場合の回転角度a及
びbの求め方を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing how to determine rotation angles a and b in the case of the machine configuration pattern (3).

【図8】機械構成パターン(4)の場合の機械構成の概
略構成図である。
FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a machine configuration in the case of a machine configuration pattern (4).

【図9】機械構成パターン(4)の場合の回転角度a及
びbの求め方を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing how to determine rotation angles a and b in the case of the machine configuration pattern (4).

【図10】機械構成パターン(5)の場合の機械構成の
概略構成図である。
FIG. 10 is a schematic configuration diagram of a machine configuration in the case of the machine configuration pattern (5).

【図11】機械構成パターン(5)の場合の回転角度a
及びbの求め方を示す図である。
FIG. 11 is a rotation angle a in the case of the machine configuration pattern (5).
It is a figure which shows how to obtain | require and b.

【図12】本発明の工具軸姿勢制御方式を実行するため
のフローチャートである。
FIG. 12 is a flowchart for executing the tool axis posture control method of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,1a 工具取り付け部 2 ワーク 2a ワークの傾斜面 3,31,32,34 工具 10 数値制御装置(CNC) 11 プロセッサ 12 ROM 13 RAM 14 不揮発性メモリ 41,42,43,44,45 位置制御回路(軸制御
回路) 51,52,53,54,55 サーボアンプ 61,62 63,64,65 サーボモータ 101 加工プログラム 102 前処理手段 103 回転軸角度演算手段 104 補間手段 105 加減速制御手段 Pa 機械構成用パラメータ
1, 1a Tool mounting part 2 Work 2a Inclined surface of work 3, 31, 32, 34 Tool 10 Numerical controller (CNC) 11 Processor 12 ROM 13 RAM 14 Non-volatile memory 41, 42, 43, 44, 45 Position control circuit (Axis control circuit) 51, 52, 53, 54, 55 Servo amplifier 61, 62 63, 64, 65 Servo motor 101 Machining program 102 Pre-processing means 103 Rotation axis angle calculation means 104 Interpolation means 105 Acceleration / deceleration control means Pa Machine configuration Parameters for

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G05B 19/403 X ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location G05B 19/403 X

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 工具軸を3次元空間上に傾斜させてワー
クを加工する数値制御工作機械での工具軸の姿勢を制御
する工具軸姿勢制御方式において、 工具軸姿勢制御モード指令及び工具軸姿勢ベクトル指令
を加工プログラムから読み取り、解読する前処理手段
と、 前記工具軸姿勢制御モード指令時に、前記工具軸姿勢ベ
クトル指令から工具軸の姿勢を決定する回転軸の各回転
角度を演算する軸回転角度演算手段と、 工具を移動目標位置に移動させるための補間と、前記回
転軸の回転角度を補間する補間手段と、 を有することを特徴とする工具軸姿勢制御方式。
1. A tool axis attitude control method for controlling the attitude of a tool axis in a numerically controlled machine tool for machining a workpiece by inclining a tool axis in a three-dimensional space, comprising a tool axis attitude control mode command and a tool axis attitude. Pre-processing means for reading and decoding a vector command from a machining program, and a shaft rotation angle for calculating each rotation angle of a rotary shaft that determines the attitude of the tool axis from the tool axis attitude vector command when the tool axis attitude control mode command is issued. A tool axis posture control method comprising: a computing means; an interpolation for moving a tool to a movement target position; and an interpolating means for interpolating a rotation angle of the rotation axis.
【請求項2】 前記回転軸角度演算手段は、前記数値制
御工作機械での機械構成パターンを読み取り、前記機械
構成パターン毎に設定された所定の演算式に従って前記
回転軸の各回転角度を演算することを特徴とする請求項
1記載の工具軸姿勢制御方式。
2. The rotation axis angle calculation means reads a machine configuration pattern of the numerically controlled machine tool, and calculates each rotation angle of the rotation axis according to a predetermined calculation expression set for each machine configuration pattern. The tool axis posture control method according to claim 1, wherein
【請求項3】 前記機械構成パターンは回転軸をA軸及
びC軸とすることを特徴とする請求項2記載の工具軸姿
勢制御方式。
3. The tool axis attitude control system according to claim 2, wherein the machine configuration pattern has a rotation axis of an A axis and a C axis.
【請求項4】 前記機械構成パターンは回転軸をB軸及
びC軸とすることを特徴とする請求項2記載の工具軸姿
勢制御方式。
4. The tool axis attitude control system according to claim 2, wherein the machine configuration pattern has a rotation axis of B axis and C axis.
【請求項5】 前記機械構成パターンは回転軸をA軸及
びB軸とし、工具軸をX軸とすることを特徴とする請求
項2記載の工具軸姿勢制御方式。
5. The tool axis attitude control system according to claim 2, wherein the machine configuration pattern has a rotation axis as an A axis and a B axis and a tool axis as an X axis.
【請求項6】 前記機械構成パターンは回転軸をA軸及
びB軸とし、前記B軸をマスタ軸とする請求項2記載の
工具軸姿勢制御方式。
6. The tool axis attitude control system according to claim 2, wherein the machine configuration pattern has a rotation axis as an A axis and a B axis and the B axis as a master axis.
【請求項7】 前記機械構成パターンは回転軸をA軸及
びB軸とし、A軸をマスタ軸とすることを特徴とする請
求項2記載の工具軸姿勢制御方式。
7. The tool axis attitude control system according to claim 2, wherein the machine configuration pattern has a rotation axis as an A axis and a B axis and an A axis as a master axis.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6934601B2 (en) 1999-09-20 2005-08-23 Hitachi, Ltd. Numerically controlled curved surface machining unit
US7044830B2 (en) 2003-05-14 2006-05-16 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Numeric controller
CN109202898A (en) * 2018-08-07 2019-01-15 北京云迹科技有限公司 Method for parameter configuration and device

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CN109202898B (en) * 2018-08-07 2022-03-04 北京云迹科技有限公司 Parameter configuration method and device

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