JP2000311010A

JP2000311010A - 軌跡制御装置、プログラム作成装置およびプログラム変換装置

Info

Publication number: JP2000311010A
Application number: JP11119242A
Authority: JP
Inventors: Tomonori Sato; 智典佐藤; Kan Nakai; 勘仲井
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1999-04-27
Filing date: 1999-04-27
Publication date: 2000-11-07

Abstract

(57)【要約】【課題】経路要素の集合により表現された経路とその
経路上を移動する指令送り速度を記述されたプログラム
に基づき機械の速度を制御する軌跡制御装置において、
経路要素自身をより細かくすることなく、加工面の品位
や効率を上げることができる装置を得る。【解決手段】指令された前記各経路要素とその指令送
り速度に加えて、付加形状情報、付加速度制御情報のい
ずれか少なくとも一つが指令されたプログラムを読み取
るプログラム読み込み部、このプログラム読込部によっ
て読み込まれた前記経路要素および前記付加形状情報、
付加速度制御情報に基づいて許容速度を求める前処理
部、および前記許容速度に基づいて加減速制御を行う加
減速・補間部とを備えるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、工作機械の数値
制御装置、ロボットコントローラ、モーションコントロ
ーラ等の軌跡制御装置、ＣＡＭや自動プログラム作成装
置等のプログラム作成装置、およびプログラム変換装置
に関するものである。特に、自由曲面が微小線分や微小
円弧の集合として表現されたプログラムに基づいて加工
を行なう軌跡制御装置、前記プログラムを生成するＣＡ
Ｍ、および前記プログラムを最適化するプログラム変換
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１１は一般に金型に代表される自由曲
面からなる製品形状を加工する方法を示す図である。図
において、１は工具であり、２が製品形状、３Ａから３
Ｃは経路である。経路３Ａ〜３Ｃは工具１の中心を通
り、工具１の刃先が製品形状２に接触するような経路で
あるため、経路３Ａ〜３Ｃは製品形状２上から工具１の
刃先の丸み分だけオフセットされている。製品形状２に
対して工具１の刃先の丸み分だけオフセットした経路を
求めることを工具オフセット処理とよび、一般にＣＡＭ
等で行われる。

【０００３】図１２は経路３Ａ〜３Ｃの一部分を拡大し
て表示した図である。図において、２は製品形状、４は
理想的に製品形状２からオフセットされた本来の経路、
５は本来の経路４を近似的に表現した微小線分、６は微
小線分５の端点（始点、終点）を示す。一般に自由曲面
から構成される製品形状２をオフセットさせた本来の経
路４は非常に複雑な式で与えられるか、あるいは数学的
にも陽に解けない場合が多いので、このように微小な直
線、あるいは微小な円弧、場合によっては微小な区間か
らなるスプライン曲線やＮＵＲＢＳ曲線の集合に近似し
て定義される。以下では微小な直線、円弧、あるいはス
プライン曲線やＮＵＲＢＳの一区間を経路要素と呼ぶこ
とにする。

【０００４】図１３は従来の数値制御装置で用いられて
いるプログラムの例を示す図である。プログラムの各行
はブロックと呼ばれ、１ブロックが一つの経路要素に対
応する。図において、Ｇ１は形状の種類が直線であるこ
とを示し、Ｆ３０００は指令送り速度が３０００ｍｍ／
ｍｉｎであることを示す。また各行はそれぞれの経路要
素に対応し、Ｘ，Ｙ，Ｚに続く値はそれぞれのＸ軸、Ｙ
軸、Ｚ軸の座標値を示している。

【０００５】図１４は従来の数値制御（ＮＣ）装置の構
成を示すブロック図である。図において、１０は数値制
御装置（ＮＣ装置）であり、プログラム読み込み部１
２、前処理部１５、および加減速・補間部１７から構成
される。プログラム１１には図示しない工作機械を動か
したい経路が記述されている。数値制御装置１０はプロ
グラム１１を読み込んで、最終的にサーボ制御部１９に
位置指令１８を送る。サーボ制御部１９は図示しないモ
ータを制御することにより図示しない工作機械を動か
す。なお、ここではサーボ制御部１９へ位置指令１８を
送るように説明したが、速度指令や電流指令を送る場合
もあるものの、どの指令を送るかは本発明の内容とは関
係がなく、どの指令を送る場合でも本発明は有効であ
る。

【０００６】数値制御装置１０の内部においては、プロ
グラム読み込み部１２がプログラム１１を読み込んで解
釈し、プログラム１１の各ブロックに指令されている経
路要素１３と指令送り速度１４を求める。次に前処理部
１５は経路要素１３と指令送り速度１４に基づいて、座
標系処理、経路要素１３の長さや接線ベクトル等の補間
に必要なデータの計算、形状に応じた許容速度の計算等
の前処理を行なう。さらに、加減速・補間部１７は前処
理の結果１６を用いて、加減速および補間を行ない、サ
ーボ制御部１９に位置指令１８を送る。

【０００７】工具１が動く経路３はこのようにプログラ
ム１１に指令されているのであるが、実際には機械やサ
ーボ系に追従遅れがあるので、現実には工具１はこの経
路３上から外れて、軌跡誤差を生じたり、あるいは機械
振動を起こしたりする恐れがある。これらは、特に小径
の円弧やコーナー部など大きく移動方向が変わる箇所に
おいて顕著であり、経路３上を移動する送り速度が大き
いほど、これら軌跡誤差や機械振動は大きくなる。した
がって、これらの問題を避けるためには、大きく移動方
向が変わる箇所において減速する必要がある。従来の数
値制御装置１０では、（１）急峻に曲がる箇所での減
速、（２）コーナー部での減速、を行なうことにより上
記問題に対処している。

【０００８】図１５は急峻に曲がっている箇所を含む経
路の例を示す図であり、図において、２は製品形状、３
は経路、７は急峻に曲がっている箇所を示す。この例で
は急峻に曲がっている箇所７において減速をする必要が
ある。一般には、特開昭６３−１０６８０９号公報に示
されたように経路要素１３において経路の曲率（ないし
はその逆数の曲率半径Ｒ）に基づいて所定の速度Ｆｋま
で減速ことが有効である。Ｆｋは具体的には以下の式で
与えられる。Ｆｋ＝√（ｋａＲ）・・・（式１）ここでａは許容加速度であり、ｋは許容加速度を調整す
る精度係数である。またＲは経路要素１３における曲率
半径を何らかの方法で推定したものである。推定する方
法は、近傍の経路要素１３に円弧等を当てはめ、その半
径に基づく方法（特開平０２−１１０７１１号公報）が
一般的に知られている。

【０００９】一方、図１６はコーナー部を含む経路の例
を示す図であり、図において、２は製品形状、３は経
路、８は製品形状２を構成するある曲面２２ａと他の曲
面２２ａの境界を示す稜線、９はコーナー部（稜線８に
対応する経路３上の点）である。この例ではコーナー部
９において、特開平０２−１３７００６号公報に示され
るように、隣接する経路要素１３間の角度等に応じて所
定の速度Ｆｃまで減速するような制御を行なうことが有
効である。隣接する経路要素１３間の角度をθとする
と、Ｆｃは具体的には以下の式で与えられる。Ｆｃ＝ａｋΔｔ／√｛２（１−ｃｏｓθ）｝・・・（式２）ここでΔｔは補間周期である。

【００１０】一方、図１４におけるプログラム１１は一
般にＣＡＭ等のプログラム作成装置で作成される。図１
９は従来のＣＡＭの構成を示すブロック図である。図に
おいて、ＣＡＭ３０は製品形状データ読み込み部３２、
経路生成部３４、およびプログラム出力部３６から構成
される。製品形状データ読み込み部３２は自由曲面で表
現された製品形状ファイル３３を読み込んで、製品形状
２を保持する。次に経路生成部３４が、製品形状２に対
して、与えられた条件３５（後述の加工モード、トレラ
ンス等）に従って、自由曲面上を工具１がなぞる経路要
素１３と指令送り速度１４を生成する。最後にプログラ
ム出力部３６が経路要素１３と指令送り速度１４をプロ
グラム１１に出力する。

【００１１】工具１が自由曲面上をなぞる経路３のパタ
ーンはいろいろあり、例えば特定の平面に平行に往復送
りで進むパターン、Ｚ軸の高さが等しい部分を進むパタ
ーン等あり、これは経路生成時の加工モードと呼ばれ
る。また微小な直線で近似しながら経路要素１３を計算
する際には、近似誤差が所定の値（これをトレランスと
呼ぶ）に入るように微小直線の長さを調節することが一
般的に行なわれている。

【００１２】また場合によっては、微小な直線で表現さ
れたプログラム１１は、より滑らかな加工面を得るため
に、プログラム変換装置が、微小線分で表現されたプロ
グラム１１の一部の滑らかな箇所を微小な円弧の集合
や、微小な区間からなるＮＵＲＢＳ曲線に置き換えて出
力することがある。図１２は従来のプログラム変換装置
を示すブロック図である。図において、プログラム変換
装置５０は、プログラム１１を読み込んで解釈し、経路
要素１３と指令送り速度１４を求める。次に、プログラ
ム修正部５２が経路要素１３と指令送り速度１４を修正
して、新たに修正後の経路要素１３ｂと修正後の指令送
り速度１４ｂを計算する。さらにプログラム出力部５３
は修正後の経路要素１３ｂと修正後の指令送り速度１４
ｂをプログラム１１ｂに出力する。ここで経路要素１３
の修正は、例えば微小線分をより滑らかにするために滑
らかに曲がっている箇所を円弧等で近似しこれを修正後
の経路１３ｂとしたり、あるいは微小線分から近似的に
推定した曲率半径と設定された許容加速度から許容速度
を求め、これを修正後の指令送り速度１４ｂとしたりす
るなどが行われる。これらの方法は数値制御装置１０で
行われている方法に類似している。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の方法で
は、プログラム１１に記載された経路は、直線や円弧に
近似された経路５であるため、本来の経路４とはズレが
ある。そのためコーナー部では、直線や円弧に近似され
た経路５の角度は本来の経路４の持つ角度とずれてしま
うことがよく起こりうる。また滑らかな部分でも、直線
や円弧に近似された経路５の曲率は本来の経路４の持つ
曲率とずれてしまうことがよく起こりうる。これは本来
の経路４を直線や円弧に近似する際の、情報の欠落とも
いえる。このように本来の角度や曲率が正しく計算でき
ないと、正しい加減速制御ができず、機械振動や軌跡誤
差を生じさせ、それが加工面に傷を残すことになる。こ
れは数値制御装置１０内でこの処理を行なっても、プロ
グラム変換装置５０で行なっても、情報の欠落した近似
された経路５に基づいている以上同じことである。

【００１４】図１７は経路要素１３に近似する際の誤差
により本来滑らかな曲線が一見ガタガタしているように
見える例を示す図である。経路３Ｄは本来の滑らかな曲
線に近いが、経路３Ｅでは端点Ｐ１２〜Ｐ１５の範囲で
Ｓ字状にうねった感じになっている。また経路３Ｆでは
Ｐ２３〜Ｐ２４の間が段差のようになっている。段差の
幅はＣＡＭ３０のトレランス以下、例えば５μｍ程度で
あることが多い。これらは３Ｄ〜３Ｆはいずれも本来は
滑らかな曲線であるべきものが、ＣＡＭ３０における計
算誤差によって、ガタガタした経路となってしまってい
る。このような現象はＣＡＭ３０の出力したデータでは
頻繁に見られるものである。

【００１５】このような経路３Ｅ〜３Ｆに対して、上記
の急峻に曲がる箇所での減速やコーナー部での減速を当
てはめてみよう。まず経路３Ｄではほとんど減速しない
ので、指令送り速度１４に応じた所定の経路誤差（例え
ば５０μｍ）が生じる。次に経路３ＥではＳ字状の部分
で経路３Ｄよりもやや曲がり方が強いので経路３Ｄより
やや低速に減速されるので、経路誤差は経路３Ｄよりも
やや小さくなる（例えば３０μｍ）。一方、経路３Ｆで
はＰ２３，Ｐ２４で角度９０度のコーナー部であると認
識して、ほとんど速度０まで減速するため、軌跡誤差が
このあたりだけほとんど０になる。このように、本来の
経路４からのわずかなずれが、送り速度の差を生じさ
せ、本来の経路４からのずれをさらに増幅させてしまう
結果を招くことになる。

【００１６】図１７の例では、本来の経路４は滑らかで
ある場合であり、経路３Ｄに対応する送り速度で加工す
るのが正解である。経路３Ｅ、３Ｆの箇所では不必要に
減速が生じていることになる。そのため加工時間が無駄
に延びてしまう。また経路３Ｅや３Ｆの特定の箇所だけ
周囲と比べて軌跡誤差が異なるので、軌跡誤差自身は減
速によって小さくなっているにもかかわらず、その箇所
だけ周辺に比べて削りすぎあるいは削り残して傷のよう
に見える結果となり、加工面の品位としても問題とな
る。金型加工においては、加工面に傷がなく、美麗に見
えることが重要視されるので、経路毎に軌跡誤差が同程
度であることが必要なのであり、特定の箇所だけ軌跡誤
差が小さいと、かえって傷に見えるわけである。

【００１７】図１７のように経路に誤差が含まれる場合
に対して、従来では、経路に含まれる誤差を取り除く方
法（特開平０１−０９８００１号公報、特開平１０−２
４０３２８号公報）や、より精密に円弧をあてはめる
（特開平０１−０３６３０８号公報）こと等により、本
来の経路４を復元するような方法が提案されている。し
かし、これらの方法は、そもそも情報の欠落したデータ
から元の情報を推定するといった方法であり、完全にも
との経路を復元することは当然不可能である。金型加工
では１個所でも加減速制御が不正であれば、その箇所に
加工面に傷がつくので、製品品質としては失格となる。

【００１８】また、図１７の経路３Ｆのような場合で
も、本来は滑らかな経路である場合もあるが、図１８の
ように製品形状２に段差が実際に含まれる場合もある。
後者の場合には段差を誤差として取り除くのは逆効果で
あり、段差部は段差部としてきっちりと減速を行なう必
要がある。製品形状２が実際にはどうなのかを、一旦微
小線分等に近似した後の経路５だけから推定することは
困難であり、完全にもとの経路を復元することは当然不
可能である。もちろん直線や円弧をより細かくしていけ
ば、近似した経路５は本来の経路４に近づいていくが、
ＣＡＭ３０やプログラム変換装置５０での処理時間が非
常に長くなってしまうので、現実的には不可能である。
例えば、通常本来の経路４を直線や円弧に当てはめる際
の許容誤差量は１０μｍ程度とするが、この場合では、
ＣＡＭ３０においてプログラム１１を作成する時間と、
このプログラム１１により数値制御装置１０で実際に加
工を行なう時間は、大まかに言って同程度である。許容
誤差量を小さくしていけば、プログラム１１を生成する
のにかかる時間は実際の加工時間の数倍、たとえば加工
が３時間なら、プログラム生成に３０時間といった例も
しばしばある。従って、現実的な問題としては直線や円
弧をより細かくしていくことは困難である。

【００１９】このような場合に、従来では、送り速度を
下げて全体的にゆっくり加工したり、許容加速度や精度
係数を下げて、より減速されるように変更したり、ある
いは加減速やサーボ制御に関するパラメータを調整した
りしていた。これらの方法は、経路の全体に対して影響
するため、たとえば１個所だけ発生した傷の箇所だけの
速度を調整しようとしてもできなかった。また、下手に
調整すると、ある箇所の傷はなくなっても、別の箇所に
傷が発生することが多々あった。もちろん傷の箇所に対
応する経路要素１３に調整された送り速度を指定するこ
とは仕組み上は可能である。しかし何万から何十万もの
経路要素１３からなるプログラム１１から傷の箇所を特
定して、その箇所を手作業で修正するのは膨大な労力が
必要で、現実的にはほとんど行われない。また、指令送
り速度１４以外の調整は従来は不可能であった。したが
って従来では局所的な速度調整が不可能であり、結果と
して全体的に速度を下げて、効率を落とすことになって
いた。

【００２０】また、近似された経路５から本来の経路４
を復元するための処理は、近似された経路５の前後複数
の経路要素１３を用いた複雑な処理を用いる必要があ
り、そのような処理を行なうとＣＰＵの能力の制約によ
り処理が間に合わず、そのためにかえって効率が落ちる
ことになっていた。

【００２１】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたもので、経路要素１３自身をより細かくす
ることなく、加工面の品位や効率を上げることのできる
軌跡制御装置を得ることを目的とする。

【００２２】また、この発明は、経路の中の特定の箇所
の送り速度調整が容易な軌跡制御装置を得ることを目的
とする。

【００２３】また、この発明は、経路要素１３自身をよ
り細かくすることなく、加工面の品位や効率を上げるこ
とのできるプログラムを作成するプログラム作成装置を
得ることを目的とする。

【００２４】また、この発明は、経路要素１３からなる
プログラムを変換して、経路要素１３自身をより細かく
することなく、加工面の品位や効率を上げることのでき
るプログラムを作成するプログラム変換装置を得ること
を目的とする。

【００２５】

【課題を解決するための手段】この発明の第１の構成に
よる軌跡制御装置は、指令された前記各経路要素に加え
て、付加形状情報、付加速度制御情報のいずれか少なく
とも一つが指令されたプログラムを読み取り、前記経路
要素および前記付加形状情報、付加速度制御情報に基づ
いて加減速制御を行なうようにするものである。

【００２６】また、この発明の第２の構成による軌跡制
御装置は、付加形状情報ないしは付加速度制御情報の少
なくとも一つが省略された場合には、前記プログラム読
み込み部によって読み込まれた各経路要素から付加形状
情報および付加速度制御情報の少なくとも一つを推定す
るようにしたものである。

【００２７】また、この発明の第３の構成によるプログ
ラム作成装置は、各経路要素に加えて、付加情報計算部
が計算した付加形状情報、付加速度制御情報のいずれか
少なくとも一つも合わせてプログラムに出力するように
したものである。

【００２８】また、この発明の第４の構成によるプログ
ラム変換装置は、前後の複数の経路要素から付加形状情
報、付加速度制御情報のいずれか少なくとも一つを計算
し、各経路要素に加えてプログラムに出力するようにし
たものである。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、添付図面によりこの発明の
実施の形態について説明する。尚、上記従来例と同様あ
るいは対応する部分には同一の符号を付した。

【００３０】実施の形態１．図１はこの発明の実施の形
態１による数値制御装置の構成を示すブロック図であ
る。図において、１２ａは付加形状情報と付加速度制御
情報をも指令されたプログラム１１ａを読み込むことが
できるプログラム読込部であり、経路要素１３、指令送
り速度１４に加えて、付加形状情報１０１と付加速度制
御情報１０２を出力する。１５ａは前処理部であり、経
路要素１３、指令送り速度１４に加えて、付加形状情報
１０１と付加速度制御情報１０２、さらには識別子別の
許容速度情報１０３を用いて前処理を行なう。また、前
処理部１５ａから付加形状情報１０１ないしは付加速度
制御情報１０２のうち加減速・補間部１７ないしはサー
ボ制御部１９で用いられるパラメータ１０４が前処理結
果１６と合わせて加減速・補間部１７に渡される。ま
た、加減速・補間部１７からサーボ制御部１９には、サ
ーボ制御部１９で用いられるパラメータ１０５が位置指
令１８とあわせて渡される。

【００３１】ここで上記付加形状情報１０１とは、
（１）各経路要素１３に分解する前の本来の経路４の属
性、（２）各経路要素１３を生成する基となる製品形状
２の属性である。ここで（１）は自由曲線を微小線分等
に分解する前の本来の経路４の属性、すなわち自由曲線
の属性そのものであり、具体的には・経路要素１３の曲率半径（ないしは曲率）、・経路要素１３間の角度、・経路要素１３の端点６がコーナー部であることを示す
フラグなどがある。また、（２）は微小線分等の経路要素１３
を生成する基となった製品形状２（正確には、それを構
成する曲面２２）に関する属性であり、具体的には、・曲面２２の曲率半径（ないしは曲率）、・曲面２２の接線ベクトル、・曲面２２の法線ベクトル、・特定の稜線８に対応することを示す識別子、・特定の曲面２２に対応することを示す識別子、・許容誤差（公差）などがある。一方、付加速度制御情報１０２とは、指令
送り速度１４以外の加減速制御に関する情報であり、具
体的には、許容速度、許容加速度、精度係数、加減速の
パラメータ（加減速タイプ、加減速時定数）、サーボ制
御のパラメータ（速度フィードフォワードゲイン、位置
ループゲイン等）などがある。

【００３２】これらのうち、加減速・補間部１７ないし
はサーボ制御部１９で用いられる情報１０４は加減速の
パラメータ（加減速タイプ、加減速時定数）およびサー
ボ制御のパラメータ（フィードフォワードゲイン、サー
ボゲイン等）あり、前者は前処理部１５ａで用いられ、
後者はサーボ制御部１９に送られサーボ制御部１９で用
いられる。

【００３３】図２はこれらの付加形状情報１０１や付加
速度情報１０２が指令されたプログラム１１ａの例を示
す図である。プログラム１１ａの各行はブロックと呼ば
れ、１ブロックが一つの経路要素１３に対応する。図に
おいて、Ｇ１は形状の種類が直線であることを示し、Ｆ
３０００は指令送り速度１４が３０００ｍｍ／ｍｉｎで
あることを示す。また各行はそれぞれの経路要素１３に
対応し、Ｘ，Ｙ，Ｚに続く値はそれぞれの座標値を示し
ている。Ｑは曲面２２の識別子、Ａは許容加速度、Ｒは
曲率半径、Ｄは隣接する経路要素１３となす角度、Ｐは
稜線８の識別子である。それぞれの前に付加される＠マ
ークは指令されたブロックでのみ有効（アンモーダル）
であることを示す修飾子である。＠マークがなければ指
令後は以降のブロックでも保持される（モーダル）。な
お、ここでは＠マークによりモーダルとアンモーダルを
明示的に区別したが、＠マークを付けなくて各属性毎に
暗黙的にモーダルかアンモーダルを決めておいてももち
ろんよい。

【００３４】さて、図２に示したようなプログラム１１
ａに対する数値制御装置１０での処理を図１に従って説
明する。数値制御装置１０の内部においては、プログラ
ム読み込み部１２ａがプログラム１１ａに記載された経
路要素１３、指令送り速度１４に加えて、付加形状情報
１０１と付加速度制御情報１０２を読み込んで解釈す
る。次に、プログラム１１ａの各ブロックに指令されて
いる経路要素１３と指令送り速度１４を求める。次に前
処理部１５ａは経路要素１３と指令送り速度１４に基づ
いて、座標系処理、経路要素１３の長さや接線ベクトル
等の補間に必要なデータの計算、形状に応じた許容速度
の計算等の前処理を行なう。この許容速度の計算の際
に、前述の付加形状情報１０１や付加速度制御情報１０
２を用いる。さらに、加減速・補間部１７は前処理の結
果１６を用いて、加減速および補間を行ない、サーボ制
御部１９に位置指令１８を送る。

【００３５】前処理部１５ａの処理の例を具体的に示
す。図３は前処理部１５ａでの各経路要素１３毎の処理
手順を示すフローチャートである。

【００３６】まず、ＳＴ１では経路要素１３、指令送り
速度１４に加えて、指令されていれば付加形状情報１０
１と付加速度情報１０２も読み込む。付加形状情報１０
１と付加速度情報１０２は指令されていなければ、所定
のデフォルト値を用いる。

【００３７】次にＳＴ２からＳＴ６でＶｋを計算する。
まずＳＴ２で、付加形状情報１０１のうち、曲率半径が
指令されているかをチェックする。ここで、もし曲率半
径が指令されていなければ、ＳＴ３で前後の経路要素１
３から曲率半径を推定する。推定の方法は前述の特開平
０２−１１０７１１号公報等に示した方法等を用いると
よい。この推定した曲率を用いて式１に従いＶｋを求め
る。あるいは曲率半径がプログラムａに指令されていれ
ば、ＳＴ４でこの指令された曲率を用いて、式１に従い
Ｖｋを求める。さらに、曲面２２の識別子が指令されて
おり、かつ曲面２２の識別子に対応する許容速度Ｖｑが
指定されているかどうかをチェックする。ここでＳＴ５
の結果が真ならば、ＳＴ６で指令されている曲面２２の
識別子に対応する許容速度Ｖｑを取得し、このＶｑとＳ
Ｔ４で求めたＶｋのうち、小さいほうを改めてＶｋとお
く。

【００３８】さらに、ＳＴ８からＳＴ１１でＶｃを計算
する。まずＳＴ７で付加形状情報１０１のうち角度が指
令されているかをチェックする。ここで、角度が指令さ
れていなければ、ＳＴ８で、前後の経路要素１３から角
度を求める。角度を求める方法は前述の特開平０２−１
３７００６号公報等に示した方法等を用いるとよい。さ
らに求めた角度を用いて、式２に従いＶｃを求める。あ
るいは角度がプログラムａに指令されていれば、ＳＴ９
でこの指令された角度を用いて、式２に従いＶｃを求め
る。さらにＳＴ１０で稜線８の識別子が指令されてお
り、かつ稜線８の識別子に対応する許容速度Ｖｐが指定
されているかどうかをチェックする。ここでＳＴ１０の
結果が真ならば、ＳＴ１１でＶｐを取得し、このＶｐと
ＳＴ９で求めたＶｃのうち、小さいほうを改めてＶｃと
おく。

【００３９】ここで、ＳＴ６、ＳＴ１１で用いた許容速
度Ｖｑ，Ｖｐについて詳しく説明する。表１は識別子別
の許容速度情報１０３を設定した表である。各稜線８お
よび各曲面２２毎の許容速度が設定されている。ＳＴ６
では現在の曲面２２の識別子に対応する許容速度を取得
し、それをＶｑとする。またＳＴ１１では現在の稜線８
の識別子に対応する許容速度を取得し、それをＶｐとす
る。なお、ここでは許容速度そのものを設定するように
したが、Ｖｋ，Ｖｃに乗じる割合を設定するようにし
て、ＳＴ６およびＳＴ１１ではその割合を乗じるように
してももちろんよい。

【００４０】

【表１】

【００４１】図３のフローチャートの説明は以上であ
る。なお、図３においてはＶｋを求める処理（ＳＴ２〜
ＳＴ６）を先に行ない、次にＶｃを求める処理（ＳＴ７
〜ＳＴ１１）を行なっているが、両者を逆の順番に行な
っても良い。つまり、Ｖｃを求める処理（ＳＴ７〜ＳＴ
１１）を先に行ない、次にはＶｋを求める処理（ＳＴ２
〜ＳＴ６）を行なっても構わない。図３の手順で得たＶ
ｋとＶｃは前処理部１５ａから加減速・補間部１７に前
処理結果１６として送られる。加減速・補間部１７は上
記で求めたＶｋ、Ｖｃを用いて加減速処理を行なう。ま
たその際、加減速・補間部１７では、前処理部１５ａよ
り送られた加減速のパラメータを利用して加減速処理を
行なう。さらに加減速結果に基づいて補間を行ない、各
軸の位置指令１８を求める。また、サーボ制御部１９で
は、位置指令１８およびサーボ制御のパラメータ１０５
に基づいて、サーボ制御を行なう。

【００４２】図２に示したプログラム１１ａの例に対し
て図３で示したフローチャートを当てはめた処理を具体
的に説明する。

【００４３】まずブロック１では曲面２２の識別子が
１、許容加速度が５００であると指令されている。これ
らはモーダル指令なので、後続のブロックでも同じ値が
用いられる。

【００４４】次にブロック２では、Ｘ，Ｙ，Ｚの座標値
だけが指令されている。そのため、ＳＴ３，ＳＴ８の処
理により、Ｖｋ、Ｖｃが求められる。また、ＳＴ５では
曲面２２識別子が１に対応する許容速度Ｖｑが２５００
と指定されているので、ＳＴ６でＳＴ３で求めたＶｋと
２５００の小さいほうが改めてＶｋとして求められる。

【００４５】ブロック３では、このブロックの曲率半径
が２５．０で、角度が９０と指定されているので、これ
らの値を用いて、ＳＴ４、ＳＴ９でそれぞれＶｋ、Ｖｃ
が求められる。またブロック２と同様にＳＴ５で曲面２
２識別子が１に対応する許容速度Ｖｑが２５００と指定
されているので、ＳＴ６でＳＴ３で求めたＶｋと２５０
０の小さいほうが改めてＶｋとして求められる。

【００４６】ブロック４では、曲面２２の識別子が２で
あると指令されている。これはモーダル指令なので、後
続のブロックでも同じ値が用いられる。

【００４７】ブロック５では、このブロックの曲率半径
が３０．０で、稜線８の識別子が１と指令されている。
この指令された曲率半径３０．０を用いて、ＳＴ４でＶ
ｋが求められる。一方、角度は指定されていないので、
ＳＴ８でＶｃが求められる。さらにこのブロックでは稜
線８の識別子として１が与えられている。稜線８が１に
対応する許容速度Ｖｐは１５０なので、ＳＴ１１でＳＴ
８で求めたＶｃと２５００の小さいほうが改めてＶｃと
して求められる。なお、曲面２２の識別子が２に対応す
る許容速度Ｖｑは指定されていないので、ＳＴ６の処理
は行なわない。

【００４８】図２に示したプログラム１１ａの例に対す
る処理の説明は以上である。このようにして、曲率半
径、角度、稜線８の識別子、曲面２２の識別子が指令さ
れた場合、あるいは省略された場合のそれぞれに対して
Ｖｋ、Ｖｃを求めることができる。

【００４９】なお、図２のプログラム１１ａの例、およ
び図３のフローチャートの例では付加形状情報１０１と
して、曲率半径と角度、およびを稜線８の識別子、曲面
２２の識別子を指令するとしたが、以下のような構成、
あるいはそれらの組み合わせも可能である。（ア）稜線８の識別子、曲面２２の識別子を指令しない
場合この場合は、図３におけるＳＴ５、ＳＴ６，ＳＴ１０、
ＳＴ１１の処理は不要となり、処理が簡単になる。（イ）角度の代わりに接線ベクトルあるいは法線ベクト
ルを指令する場合隣接する経路要素１３間の接線ベクトルないしは法線の
なす角度からＶｃを求める方法も有効である。。また曲
面２２の接線ベクトルあるいは法線ベクトルをそれぞれ
本来の経路４の接線ベクトルあるいは法線ベクトルに代
用して、上記と同様に角度を求めて、その角度からＶｃ
を求めることも可能である。（ウ）コーナー部であることを示すフラグを用いる場合角度の値そのものを指定するのではなく、簡易的には経
路要素１３の端点６がコーナー部であることを示すフラ
グを用いても良い。この場合は、フラグが付加されてい
ればコーナー部とみなして、推定した角度を基に許容速
度を求める。付加されていなければコーナー部とみなさ
ず、減速はしない。（エ）曲面２２の曲率半径を指令する場合本来の経路４の曲率半径のかわりに、曲面２２の曲率半
径（ないしは曲率）を指定してももよい。この場合は、
曲面２２の曲率半径を用いて、本来の経路４の曲率半径
Ｒ’は簡易的に、Ｒ’＝曲面２２の曲率半径−工具刃先の半径・・・（式３）で与えられる。このＲ’を用いて、式（２）に従いＶｋ
を求める。ＣＡＭ３０において本来の経路４の曲率半径
を直接求めることが困難である場合には、このように容
易に求めることのできる曲面２２の曲率半径で代用する
とよい。（オ）許容速度を直接指令する場合経路要素１３毎にＦｃ，Ｖｋなどの許容速度を直接与え
ることもできる。図３の手順で求めたＦｃ、Ｆｋと、指
令されたＦｃ，Ｆｋのそれぞれの小さいほうが採用され
ることになる。なお、指令送り速度１４にはオーバーラ
イドスイッチによって調節されるが、この許容速度は当
然調節されない。（カ）許容加速度や精度係数を指令する場合経路要素１３毎に式１、式２における許容加速度ａを与
えることもできる。特定の箇所のみをより減速したい場
合に有効である。（キ）許容誤差（公差）を指令する場合式１、式２では発生する加速度を基準に許容速度を求め
たが、それとは別に発生する軌跡誤差が許容誤差以下で
あるという基準からそれぞれに対応する許容速度Ｆ
ｋ’、Ｆｃ’を求めてもよい。その場合の許容速度Ｆ
ｋ’、Ｆｃ’は、以下のようになる。Ｆｋ’＝√（２Ｒ・ε・ｋ・Ｋｐ^2／（１−Ｋｆ）^2）・・・（式４）Ｆｃ’＝ε・ｋ・Ｋｐ／｛（１−Ｋｆ）ｓｉｎ（θ／２）｝・・・（式５）ここで上記Ｒは曲率半径、εは公差、ｋは精度係数、Ｋ
ｐはサーボ制御部１９の位置ループゲイン、Ｋｆは速度
フィードフォワードゲイン、θは隣接する経路要素１３
となす角度である。なお、式４、式５は位置ループが比
例ゲインのみであり、速度フィードフォワードを行な
い、かつ補間前加減速を行なうことにより加減速による
軌跡誤差が生じていない場合を想定した式であり、加減
速方法やサーボ制御方法によって異なってくる。しかし
いずれにせよ、加減速方法やサーボ制御方法が既知であ
るならば、許容誤差に対応する許容速度は求めることが
できる。

【００５０】以上のように、この実施の形態１によれ
ば、プログラム１１ａに経路要素１３以外に、付加形状
情報１０１ないしは付加速度制御情報１０２の少なくと
も一つを指令することにより、微小な経路要素１３に分
解された後の情報に含まれる誤差に影響されることな
く、本来の経路４上を移動するために必要な許容速度を
正確に求めることができる。そのため、より美麗な加工
面を得ることができ、また無駄な減速を避けることがで
きるため、加工時間も短縮される。

【００５１】特に、特定の曲面２２や稜線８に対応する
箇所のみの許容速度も調整することができるので、全体
の加工時間や加工精度にほとんど影響を及ぼさない形
で、局所的な傷などを消すような加減速制御が可能にな
る。

【００５２】実施の形態２．図４はこの発明の実施の形
態２によるプログラム作成装置の構成を示すブロック図
である。図において、３４ａは経路要素１３、指令送り
速度１４に加えて、付加形状情報１０１と付加速度制御
情報１０２も求めてプログラム出力部３６ａに出力する
経路生成部である。なお、上記プログラム出力部３６ａ
は付加形状情報１０１と付加速度制御情報１０２をもプ
ログラム１１ａに出力することができる。

【００５３】付加形状情報１０１と付加速度制御情報１
０２は実施の形態１で述べたものと同一である。経路生
成部３４ａでは、経路要素１３および指令送り速度１４
を生成するとともに、本来の経路４ないしは製品形状２
から付加形状情報１０１ないしは速度制御情報１０２の
少なくとも一つを求めて、プログラム出力部３６ａに経
路要素１３および指令送り速度１４と合わせて出力す
る。

【００５４】経路生成部３４ａの処理の例を具体的に示
す。図５は経路生成部３４ａでの各経路要素１３毎の処
理手順を示すフローチャートである。

【００５５】まず、ＳＴ１では製品形状２から経路要素
１３を生成する。次に、ＳＴ２で製品形状２をオフセッ
トさせた本来の経路４が陽に与えられるかをチェックす
る。本来の経路４が陽に与えられない場合とは、製品形
状２が複雑な形状であるような場合である。

【００５６】ＳＴ２の結果が真ならば、ＳＴ３、ＳＴ４
でそれぞれ曲率半径と角度を計算する。

【００５７】ＳＴ３では曲率半径に応じた許容速度Ｖｋ
を本来の経路４の曲線式より求めるのである。図６は急
峻に曲がっている製品形状２に対して、経路３を生成し
た結果を示す図である。図において、２は製品形状、４
Ｉおよび４Ｊは各経路要素１３に分解する前の本来の経
路、５Ｉおよび５Ｊは急峻に曲がっている箇所に対応す
る経路要素１３を示す。経路生成部３４ａは経路要素１
３を生成するとともに、各経路要素１３に分解する前の
本来の経路４Ｉないしは４Ｊの曲率半径を求め、その値
を各経路要素１３と合わせて出力する。曲率半径Ｒは本
来の経路４Ｉ，４Ｊとも、その曲線式ｐ（ｔ）（ｔは曲
線の媒介変数）を用いて、以下の式で計算できる。Ｒ＝|ｐ’|^3 ／|ｐ’×ｐ''| ・・・（式４）ここで、ｐ’およびｐ''は曲線式ｐ（ｔ）のｔに関する
それぞれ一階、二階の導関数である。|x|はベクトルxの
絶対値、y^nはスカラ量yのn乗を示す。

【００５８】次に、ＳＴ４でコーナー部での許容速度Ｖ
ｃを本来の経路４の曲線式より求める。図７はコーナー
部を含む製品形状２に対して、経路要素１３を生成した
結果を示す図である。図において、２Ｋおよび２Ｌは製
品形状を構成する曲面、４Ｋおよび４Ｌは各経路要素１
３に分解する前の本来の経路、８はある曲面２２Ｋと他
の曲面２２Ｌの境界を示す稜線、９Ｋおよび９Ｌはコー
ナー部（稜線８に対応する経路４Ｋ、４Ｌ上の点）であ
る。経路生成部３４ａは経路要素１３を生成するととも
に、各経路要素１３に分解する前の本来の経路４Ｋない
しは４Ｌのなす角度（経路４Ｋの場合は図中のθｋにあ
たる）を求め、その値を各経路要素１３と合わせて出力
する。角度θは本来の経路４Ｋ、４Ｌの前方の曲線式ｐ
ｆ（ｔ）、ｔ＝ｔｆ１〜ｔｆ２、後方の曲線式ｐｂ
（ｔ）、ｔ＝ｔｂ１〜ｔｂ２、（ｔは曲線の媒介変数）
を用いて、以下の式で計算できる。 θ＝ａｃｏｓ（ｑｆ１・ｑｂ２）・・・（式５）ｑｆ１＝ｐｆ’（ｔｆ１）／｜ｑｆ１｜・・・（式６）ｑｂ２＝ｐｂ’（ｔｆ２）／｜ｑｂ２｜・・・（式７）なおここで式６、式７はそれぞれ前方、後方の曲線の接
線ベクトルを意味している。

【００５９】一方、ＳＴ２の結果が偽の場合には、ＳＴ
５、ＳＴ６で近似的にそれぞれ曲率半径と角度を求める
ことになる。

【００６０】ＳＴ５では、近似的に曲率半径を求める。
そのために、経路要素１３の各端点６以外に、その周辺
の本来の経路４上にある複数の点を求めて、これらの点
にもっともフィットする円弧やスプライン曲線を求め
て、その曲線に対して式４を当てはまれば良い。フィッ
トする円弧やスプライン曲線は前述の特開平０２−１１
０７１１号公報で述べた方法や、最小二乗法を用いれば
良い。

【００６１】またＳＴ６では近似的に角度を求める。そ
のためには、まず着目する端点６の前方の経路４上にあ
る複数の点を求めて、それらに対してもっともフィット
する円弧やスプライン曲線等を求める。これを前方の曲
線式とする。同様に着目する端点６の後方の経路４上に
ある複数の点を求めて、それらに対してもっともフィッ
トする円弧やスプライン曲線等を求め、これを後方の曲
線式とする。これら両曲線に対して式５〜７を当てはめ
れば良い。フィットする円弧やスプライン曲線は前述の
特開平０２−１１０７１１号公報で述べた方法や、最小
二乗法を用いれば良い。

【００６２】ＳＴ５やＳＴ６の処理は、一見、従来の数
値制御装置１０で行なってきた曲率半径推定の方法や角
度計算の方法と同じように見えるが、従来と異なり、こ
こでは経路要素１３の各端点６以外の十分多数の点の情
報から曲率半径や角度を求めることで、誤差等に対して
もほとんど影響されることなく、高い精度で本来の値を
求めることができることが特長である。

【００６３】図５のフローチャートの説明は以上であ
る。上記のような方法によれば、経路要素１３の端点６
に含まれる計算誤差等の影響を全くないしはほとんど受
けることなく曲率半径や角度を求めることができる。そ
のため、例えば図６において、上記で述べた方法によっ
て求めた曲率半径を用いて数値制御装置１０で許容速度
を求めれば、経路３Ｉと経路３Ｊの許容速度はほぼ同じ
値となるため、加工面に傷がつかない。同様に、図７に
おいて、上記で述べた方法によって求めた角度を用いて
数値制御装置１０で加減速制御を行なえば、はコーナー
部９Ｋとはコーナー部９Ｌにおける許容速度はほぼ同じ
値となるため、加工面に傷がつかない。

【００６４】なお、上記では経路要素１３の曲率半径と
角度について述べたが、以下のような構成、あるいはそ
れらの組み合わせも可能である。（ア）稜線８の識別子、曲面２２の識別子を指令する場
合経路要素１３に対応する曲面２２の識別子や、稜線８の
識別子を指令しても良い。製品形状２に存在する曲面２
２と稜線８にそれぞれ固有の番号を振り、経路要素１３
に対応する曲面２２や稜線８があれば、それも指令す
る。（イ）角度の代わりに接線ベクトルあるいは法線ベクト
ルを指令する場合角度を直接指令する代わりに、式６、式７で与えられる
接線ベクトルを与えても良い。また曲面２２の接線ベク
トルあるいは法線ベクトルをそれぞれ経路の接線ベクト
ルあるいは法線ベクトルに指令してもよい。（ウ）コーナー部であることを示すフラグを指令する場
合角度の値そのものを指定するのではなく、簡易的には経
路要素１３が稜線８に対応する場合、経路要素１３生成
時に干渉が発生した場合などは、端点６がコーナー部で
ある可能性があることを示すフラグを指令する。（エ）曲面２２の曲率半径を指令する場合本来の経路４の曲率半径のかわりに、曲面２２の曲率半
径（ないしは曲率）を用いても良い。曲面２２の計算式
は当然陽に与えられているので、公知の数学的方法で簡
単に計算することができる。（オ）許容速度を指令する場合各経路要素１３の曲率半径や端点６における角度が上記
の方法で求められたなら、式１、式２によって経路要素
１３毎にＶｃ，Ｖｋなどの許容速度が計算できるので、
これらの値をプログラム１１ａに直接指令することもで
きる。（カ）許容加速度や精度係数を指令する場合経路要素１３毎に式１、式２における許容加速度ａを与
えることもできる。特定の箇所のみをより減速したい場
合などの有効である。（キ）許容誤差（公差）を指令する場合経路要素１３毎に許容誤差を与えることもできる。特定
の箇所のみをより減速したい場合などの有効である。例
えば、ＣＡＭ３０で経路生成をする際のトレランスを許
容誤差として指令してもよい。

【００６５】また、経路生成部３４ａは特に精度を必要
とする箇所等に加減速のパラメータ（加減速タイプ、加
減速時定数）、サーボ制御のパラメータ（速度フィード
フォワードゲイン、位置ループゲイン等）を経路要素１
３、指令送り速度１４と合わせてプログラム出力部３６
ａに送る。プログラム出力部３６ａは経路要素１３、指
令送り速度１４に加えて、付加形状情報１０１、付加速
度情報１０２をプログラム１１ａに出力する。図２はプ
ログラム１１ａの例である。これに関しては、実施の形
態１の説明において詳述したので説明は略す。

【００６６】以上のように、この実施の形態２によれ
ば、各経路要素１３に分解する前の本来の経路４ないし
は製品形状２そのものに基づいて、付加形状情報１０１
ないしは付加速度制御情報１０２を求め、これらを経路
要素１３、指令送り速度１４と合わせて指令することが
できる。これら付加形状情報１０１ないしは付加速度制
御情報１０２もプログラム１１ａに出力しているので、
数値制御装置１０が高精度にかつ短時間のうちに加工す
ることが期待できる。

【００６７】また、特に、特定の曲面２２や稜線８に対
応する箇所をプログラム１１ａに指定しているので、数
値制御装置１０で特定の箇所のみの許容速度も調整する
ことができ、全体の加工時間や加工精度にほとんど影響
を及ぼさない形で、局所的な傷などを消すような加減速
制御が可能になる。

【００６８】実施の形態３．図８はこの発明の実施の形
態３によるプログラム作成装置の構成を示すブロック図
である。図において、５２ａは経路要素１３、指令送り
速度１４に加えて、付加形状情報１０１と付加速度制御
情報１０２も求めてプログラム出力部５３ａに出力する
プログラム修正部である。なお、上記プログラム出力部
５３ａは付加形状情報１０１と付加速度制御情報１０２
をもプログラム１１ａに出力することができる。

【００６９】付加形状情報１０１と付加速度制御情報１
０２は実施の形態１で述べたものである。ただし、以下
のものは経路情報から求めることは困難であるので付加
形状情報１０１から除く。・曲面２２の曲率半径・曲面２２の接線ベクトル・曲面２２の法線ベクトル

【００７０】プログラム修正部３４ａでは、経路要素１
３および指令送り速度１４を生成するとともに、プログ
ラム１１から読み込んだ経路要素１３から本来の経路４
を推定し、その結果に基づいて付加形状情報１０１ない
しは速度制御情報１０２の少なくとも一つを求めて、プ
ログラム出力部５３ａに経路要素１３ｂおよび指令送り
速度１４ｂと合わせて出力する。経路要素１３と経路要
素１３ｂ、指令送り速度１４と指令送り速度１４ｂは同
一であっても、何らかの修正により異なったものになっ
ても構わず、どちらに対しても本発明は適用できる。以
下の説明では、簡単のため、経路要素１３と経路要素１
３ｂ、指令送り速度１４と指令送り速度１４ｂは同一で
あるものとする。

【００７１】以下、プログラム修正部５２ａの処理の例
を具体的に示す。図９はプログラム修正部５２ａでの各
経路要素１３毎の処理手順を示すフローチャートであ
る。

【００７２】まず、ＳＴ１ではプログラム読み込み部５
１より、経路要素１３と指令送り速度１４を受け取る。

【００７３】次に、ＳＴ２では近似的に曲率半径を求め
る。そのために、着目する経路要素１３の端点６および
その近傍の複数の経路要素１３の端点６に対して、各点
にもっともフィットする円弧やスプライン曲線を求め
て、その曲線に対して式４を当てはまれば良い。フィッ
トする円弧やスプライン曲線は前述の特開平０２−１１
０７１１公報で述べた方法や、最小二乗法を用いれば良
い。

【００７４】またＳＴ３では近似的に角度を求める。そ
のためには、まず着目する端点６の前方の複数の経路の
端点６に対して、それらに対してもっともフィットする
円弧やスプライン曲線等を求める。これを前方の曲線式
とする。同様に着目する端点６の後方の複数の経路要素
１３の端点６に対してもっともフィットする円弧やスプ
ライン曲線等を求め、これを後方の曲線式とする。これ
ら両曲線に対して式５〜７を当てはめれば良い。フィッ
トする円弧やスプライン曲線は前述の特開平０２−１１
０７１１号公報で述べた方法や、最小二乗法を用いれば
良い。

【００７５】ＳＴ２やＳＴ３の処理は、基本的に従来の
数値制御装置１０で行なってきた曲率半径推定の方法や
角度計算の方法と同じであり、ある程度誤差等に影響さ
れるのはやむを得ない。ただし数値制御装置１０で行な
う場合と異なり、プログラム変換装置では、加工の制御
を行なっているわけではないのでリアルタイム性は要求
されない。そのため、より広い範囲の経路要素１３に対
する処理を行なうことができるという点で、数値制御装
置１０で行なうよりは誤差に対する影響は少なくなる。

【００７６】図９のフローチャートの説明は以上であ
る。しかし特に角度の計算に関しては、誤差に対する影
響は完全に取り除けない可能性があるので、図９で示し
た処理を全ての経路要素１３に対して行なった後に、オ
ペレータによるインタラクティブな修正を行なうとより
効果がある。例えば、角度が所定の値以上の点をコーナ
ー部の候補として画面に表示し、オペレータがこれらの
コーナー部の候補をインタラクティブに取捨選択、グル
ープ化する。これらの操作はマウス等のポインティング
デバイスを用いて行われる。グループ化されたコーナー
部の候補は、おなじ稜線８に属するものとみなして、同
じ稜線８の識別子を与える。

【００７７】図５３は画面に表示されたコーナー部の候
補の例を示す図である。図において、３ｕ〜３ｗは経
路、５０１ｕ〜５０１ｗはコーナー部の候補である。こ
の例では５０１ｕ〜５０１ｗは全てコーナー部と判断す
るのが妥当であり、またいずれも同一の稜線８上に並ん
でいると考えられるので、オペレータはこの３点に対し
て同一の稜線８の識別子を与える。

【００７８】なお、上記では経路要素１３の曲率半径と
角度、さらには稜線８の識別子について述べたが、以下
のような構成、あるいはそれらの組み合わせも可能であ
る。（ア）曲面２２の識別子を指令する場合オペレータが画面に表示された経路要素１３のうち、同
一の曲面２２に対応すると判断したものをグループ化
し、同一の識別子を与えることにより、曲面２２の識別
子を指令する。（イ）角度の代わりに接線ベクトルを指令する場合角度を直接指令する代わりに、式６、式７で与えられる
接線ベクトルを与えても良い。（ウ）コーナー部であることを示すフラグを指令する場
合前記コーナー部の候補点に対応する経路要素１３に対し
て、コーナー部であることを示すフラグを指令してもよ
い。（エ）許容速度を指令する場合各経路要素１３の曲率半径や端点６における角度が上記
の方法で求められたなら、式１、式２によって経路要素
１３毎にＶｃ，Ｖｋなどの許容速度が計算できるので、
これらの値を直接指令することもできる。（オ）許容加速度や精度係数を指令する場合経路要素１３毎に式１、式２における許容加速度ａを与
えることもできる。特定の箇所のみをより減速したい場
合などの有効である。（カ）許容誤差（公差）を指令する場合経路要素１３毎に許容誤差を与えることもできる。特定
の箇所のみをより減速したい場合などの有効である。

【００７９】また、プログラム修正部５２ａは特に精度
を必要とする箇所等に加減速のパラメータ（加減速タイ
プ、加減速時定数）、サーボ制御のパラメータ（速度フ
ィードフォワードゲイン、位置ループゲイン等）を経路
要素１３、指令送り速度１４と合わせてプログラム出力
部３６ａに送る。プログラム出力部５３ａは経路要素１
３、指令送り速度１４に加えて、付加形状情報１０１、
付加速度情報１０２をプログラム１１ａに出力する。図
２はプログラム１１ａの例である。これに関しては、実
施の形態１の説明において詳述したので説明は略す。

【００８０】以上のように、この実施の形態３によれ
ば、各経路要素１３から付加形状情報１０１ないしは付
加速度制御情報１０２を求め、これらを経路要素１３、
指令送り速度１４と合わせて指令することができる。こ
れら付加形状情報１０１ないしは付加速度制御情報１０
２もプログラム１１ａに出力しているので、数値制御装
置１０が高精度にかつ短時間のうちに加工することが期
待できる。

【００８１】また、特定の曲面２２や稜線８に対応する
箇所をプログラム１１ａに指定しているので、数値制御
装置１０で特定の箇所のみの許容速度も調整することが
でき、全体の加工時間や加工精度にほとんど影響を及ぼ
さない形で、局所的な傷などを消すような加減速制御が
可能になる。

【００８２】

【発明の効果】この発明の第１および第２の構成である
軌跡制御装置によれば、プログラム読み込み部が経路情
報以外に付加形状情報ないしは付加速度制御情報を読み
込み、前処理部が読み込まれた付加形状情報ないしは付
加速度制御情報を利用して許容速度を求め、加減速・補
間部が求めらた許容速度に基づいて加減速制御を行なう
ように構成したので、微小な経路要素に分解された後の
情報に含まれる誤差に影響されることなく、美麗な加工
面を加工することができ、面倒なパラメータ調整が不要
となり、また無駄な減速を避けることができるため加工
時間も短縮される。

【００８３】また、この発明の第３の構成であるプログ
ラム作成装置によれば、経路生成部が、各経路要素に分
解する前の本来の経路ないしは製品形状そのものに基づ
いて、付加形状情報ないしは付加速度制御情報を求め、
プログラム出力部が付加形状情報ないしは付加速度制御
情報を経路要素、指令送り速度と合わせてプログラムに
指令するように構成したので、美麗な加工面を短時間に
加工することができる良質なプログラムを作成すること
ができることができる。

【００８４】また、この発明の第４の構成であるプログ
ラム変換装置によれば、プログラム修正部が各経路要素
ないしはオペレータの指示により付加形状情報ないしは
付加速度制御情報を求め、プログラム出力部が付加形状
情報ないしは付加速度制御情報を経路要素、指令送り速
度と合わせてプログラムに指令するように構成したの
で、美麗な加工面を短時間に加工することができる良質
なプログラムに変換することができることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１による数値制御装置
の構成を示すブロック図である。

【図２】図１における付加形状情報や付加速度情報が
指令されたプログラムの例を示す図である。

【図３】図１における前処理部での各経路要素毎の処
理手順を示すフローチャートである。

【図４】この発明の実施の形態２によるプログラム作
成装置の構成を示す図である。

【図５】図４における経路生成部での各経路要素毎の
処理手順を示すフローチャートである。

【図６】急峻に曲がっている製品形状に対して経路を
生成した結果を示す図である。

【図７】コーナー部を含む製品形状に対して経路要素
を生成した結果を示す図である。

【図８】この発明の実施の形態３によるプログラム作
成装置の構成を示すブロック図である。

【図９】図８におけるプログラム修正部での各経路要
素毎の処理手段を示すフローチャートである。

【図１０】画面に表示されたコーナー部の候補の例を
示す図である。

【図１１】一般に金型に代表される自由曲面からなる
製品形状を加工する方法を示す図である。

【図１２】図１１における経路の一部分を拡大して表
示した図である。

【図１３】従来の数値制御装置で用いられているプロ
グラムの例を示す図である。

【図１４】従来の数値制御装置の構成を示すブロック
図である。

【図１５】急峻に曲がっている箇所を含む経路の例を
示す図である。

【図１６】コーナー部を含む経路の例を示す図であ
る。

【図１７】経路要素に近似する際の誤差により本来滑
らかな曲線が一見ガタガタしているように見える例を示
す図である。

【図１８】製品形状に段差が含まれる状態を示す図で
ある。

【図１９】従来のＣＡＭの構成を示すブロック図であ
る。

【図２０】従来のプログラム変換装置を示すブロック
図である。

【符号の説明】

２製品形状、３，４経路、８稜線、１１ａプロ
グラム、１２ａ，５１プログラム読み込み部、１３経
路要素、１４指令送り速度、１５ａ前処理部、１６
前処理結果、１７加減速補間部、１８位置指令、
１９サーボ制御部、２２曲面、３４ａ経路生成
部、３６ａ，５３ａプログラム出力部、５２ａプロ
グラム修正部、１０１付加形状情報、１０２付加速
度制御情報、１０３許容速度情報、１０４１０５情
報。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】経路要素の集合により表現された経路と
その経路上を移動する指令送り速度を記述されたプログ
ラムに基づき機械の速度を制御する軌跡制御装置におい
て、指令された前記各経路要素とその指令送り速度に加
えて、付加形状情報、付加速度制御情報のいずれか少な
くとも一つが指令されたプログラムを読み取るプログラ
ム読み込み部、前記プログラム読み込み部によって読み
込まれた前記経路要素および前記付加形状情報、付加速
度制御情報に基づいて許容速度を求める前処理部、およ
び前記許容速度に基づいて加減速制御を行なう加減速・
補間部とを備えたことを特徴とする軌跡制御装置。
【請求項２】前記各経路要素に加えて、付加形状情報
ないしは付加速度制御情報の少なくとも一つが省略され
た場合には、前記プログラム読み込み部によって読み込
まれた各経路要素から付加形状情報および付加速度制御
情報の少なくとも一つを推定する付加情報推定部を備
え、前記前処理部は前記経路要素および付加情報推定部
によって推定された付加形状情報、付加速度制御情報に
基づいて許容速度を求めることを特徴とする請求項第１
項記載の軌跡制御装置。
【請求項３】与えられた製品形状に基づいて複数の経
路要素からなる経路を生成しプログラムに出力するプロ
グラム作成装置において、前記各経路要素を生成する経
路要素生成部と、付加形状情報、付加速度制御情報のい
ずれか少なくとも一つを計算する付加情報計算部と、前
記経路要素生成部が生成した各経路要素に加えて、付加
情報計算部が計算した付加形状情報、付加速度制御情報
のいずれか少なくとも一つも合わせてプログラムに出力
するプログラム出力部を備えたことを特徴とするプログ
ラム作成装置。
【請求項４】経路要素の集合により表現された経路が
記述されたプログラムを読み込み、修正されたプログラ
ムを出力するプログラム変換装置において、前記各経路
要素に対して、前後の複数の経路要素から付加形状情
報、付加速度制御情報のいずれか少なくとも一つを計算
する付加情報計算部と、各経路要素に加えて付加形状情
報、付加速度制御情のいずれか少なくとも一つも合わせ
て出力するプログラム出力部を備えたことを特徴とする
プログラム変換装置。