JP2000347715A - 数値制御装置 - Google Patents
数値制御装置Info
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- JP2000347715A JP2000347715A JP11162307A JP16230799A JP2000347715A JP 2000347715 A JP2000347715 A JP 2000347715A JP 11162307 A JP11162307 A JP 11162307A JP 16230799 A JP16230799 A JP 16230799A JP 2000347715 A JP2000347715 A JP 2000347715A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＮＵＲＢＳ補間等を行う数値制御装置におい
て、一つの指令ブロックに付属情報を任意に設定できる
数値制御装置を提供すること。 【解決手段】 所定の指令プログラムを解読して所定の
制御対象に動作指令を出力する数値制御装置10におい
て、動作指令は順次出力される複数の指令ブロック21で
与えられ、各指令ブロック21は所定の移動軌跡を指令す
る経路情報22を含むとともに、必要に応じて経路情報22
以外の動作に関する付属情報23を含み、付属情報23のう
ち何れか（例えば移動速度）をＮＵＲＢＳ曲線で表現す
る。これにより、経路情報22をＮＵＲＢＳ補間すること
の利点として一つの指令ブロック21を長く設定した場合
でも、そのブロック内での移動速度等の付属情報を一定
でなく任意に変化させることができる。
て、一つの指令ブロックに付属情報を任意に設定できる
数値制御装置を提供すること。 【解決手段】 所定の指令プログラムを解読して所定の
制御対象に動作指令を出力する数値制御装置10におい
て、動作指令は順次出力される複数の指令ブロック21で
与えられ、各指令ブロック21は所定の移動軌跡を指令す
る経路情報22を含むとともに、必要に応じて経路情報22
以外の動作に関する付属情報23を含み、付属情報23のう
ち何れか（例えば移動速度）をＮＵＲＢＳ曲線で表現す
る。これにより、経路情報22をＮＵＲＢＳ補間すること
の利点として一つの指令ブロック21を長く設定した場合
でも、そのブロック内での移動速度等の付属情報を一定
でなく任意に変化させることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は数値制御装置に関
し、工作機械や工業用ロボット等の動作をプログラム制
御する際などに利用できる。
し、工作機械や工業用ロボット等の動作をプログラム制
御する際などに利用できる。
【０００２】
【背景技術】従来より、工作機械や工業用ロボット等の
動作にあたっては、所定の指令プログラムを解読実行し
てこれらの工作機械等を制御する数値制御装置（ＮＣ装
置）が利用されている。数値制御装置は、所定の形式で
動作指令（位置、速度など）を順次記載した指令プログ
ラムを予め読み込み、実際の動作の際には所定の時間ス
テップで各指令を工作機械等に出力し、具体的な各動作
を実行させるものである。
動作にあたっては、所定の指令プログラムを解読実行し
てこれらの工作機械等を制御する数値制御装置（ＮＣ装
置）が利用されている。数値制御装置は、所定の形式で
動作指令（位置、速度など）を順次記載した指令プログ
ラムを予め読み込み、実際の動作の際には所定の時間ス
テップで各指令を工作機械等に出力し、具体的な各動作
を実行させるものである。
【０００３】近年の数値制御装置においては、動作精度
の向上を図るべく、指令曲線を補間して軌跡の円滑化を
図ること、二軸協調動作等のための補間を行うこと等が
なされている。このような補間にあたっては、予め指令
曲線を分析し、微小直線や微小円弧等の微小ブロックの
組み合わせとして近似再構成する補間演算が行われてい
る。
の向上を図るべく、指令曲線を補間して軌跡の円滑化を
図ること、二軸協調動作等のための補間を行うこと等が
なされている。このような補間にあたっては、予め指令
曲線を分析し、微小直線や微小円弧等の微小ブロックの
組み合わせとして近似再構成する補間演算が行われてい
る。
【０００４】前述のような数値制御装置の指令プログラ
ム生成にあたっては、ワークの切削加工等を行う場合な
ど、このワークのコンピュータ設計システム（ＣＡＤシ
ステム）から渡された形状データを利用することで、別
途のプログラミング作業なしに指令プログラムを生成す
ること（自動プログラミング）が行われている。
ム生成にあたっては、ワークの切削加工等を行う場合な
ど、このワークのコンピュータ設計システム（ＣＡＤシ
ステム）から渡された形状データを利用することで、別
途のプログラミング作業なしに指令プログラムを生成す
ること（自動プログラミング）が行われている。
【０００５】これらのＣＡＤ設計から指令プログラム自
動生成までの工程で用いられるデータ形式としては、様
々な曲線が自由に描けるＢ−スプライン曲線（基底スプ
ライン、Base-Spline）が多用されている。更に、Ｂ−
スプライン曲線のセグメントのつなぎ目（ノット）の増
加量が不均一である点を改善したＮＵＲＢＳ曲線（Non-
Uniform Rational B-Spline）が多用されるに至ってい
る。
動生成までの工程で用いられるデータ形式としては、様
々な曲線が自由に描けるＢ−スプライン曲線（基底スプ
ライン、Base-Spline）が多用されている。更に、Ｂ−
スプライン曲線のセグメントのつなぎ目（ノット）の増
加量が不均一である点を改善したＮＵＲＢＳ曲線（Non-
Uniform Rational B-Spline）が多用されるに至ってい
る。
【０００６】このようなＢ−スプライン曲線やＮＵＲＢ
Ｓ曲線は、指令曲線の表現力が高く自由な曲線を指定で
きる一方で、曲線の高精度化にともなってデータ量が増
大し、前述した補間演算の煩雑化を招くという不都合が
生じる。このような不都合に対して、ＮＵＲＢＳ曲線の
補間演算を効率的に行える補間方式が提案されている
（特開平8-305430号公報参照）。
Ｓ曲線は、指令曲線の表現力が高く自由な曲線を指定で
きる一方で、曲線の高精度化にともなってデータ量が増
大し、前述した補間演算の煩雑化を招くという不都合が
生じる。このような不都合に対して、ＮＵＲＢＳ曲線の
補間演算を効率的に行える補間方式が提案されている
（特開平8-305430号公報参照）。
【０００７】この提案は、ＮＵＲＢＳ曲線を特定するた
めのデータを数値制御装置に直接指令するものである。
具体的には次のような手順を行う。先ず、指令プログラ
ムには、指令曲線を特定のパラメータｔを変数とする関
数P(t)で表したＮＵＲＢＳ曲線の補間指令を含めて記述
しておき、この補間指令における速度指令から単位時間
当たりの移動量を算出し、移動指令を出力する。次に算
出された移動量だけ移動する場合のパラメータの変化量
を算出し、現在の値にこの変化量を加えた値をＮＵＲＢ
Ｓ曲線の関数に代入することで次に補間すべき座標値を
獲得し、この座標値までの各軸の移動量を算出する。こ
れにより、数値制御装置に対して、直接ＮＵＲＢＳ曲線
の補間を指令し、実行させることができ、補間演算の処
理の煩雑化を回避することができる。
めのデータを数値制御装置に直接指令するものである。
具体的には次のような手順を行う。先ず、指令プログラ
ムには、指令曲線を特定のパラメータｔを変数とする関
数P(t)で表したＮＵＲＢＳ曲線の補間指令を含めて記述
しておき、この補間指令における速度指令から単位時間
当たりの移動量を算出し、移動指令を出力する。次に算
出された移動量だけ移動する場合のパラメータの変化量
を算出し、現在の値にこの変化量を加えた値をＮＵＲＢ
Ｓ曲線の関数に代入することで次に補間すべき座標値を
獲得し、この座標値までの各軸の移動量を算出する。こ
れにより、数値制御装置に対して、直接ＮＵＲＢＳ曲線
の補間を指令し、実行させることができ、補間演算の処
理の煩雑化を回避することができる。
【０００８】更に、前述のようなＮＵＲＢＳ曲線の直接
補間方式では、プログラムに指令された送り速度により
実際の補間の１周期あたりの移動量を決めているため、
自由曲線を離散時間で補間することによる誤差が生じて
いた。これに対し本出願人により、曲線補間部により基
本的な「自由曲線の直接補間」が行えるとともに、予め
設定した許容誤差と誤差要因に基づいて、曲率半径に応
じた最大送り許容速度を算出し、曲線補間部に指令する
指令速度を誤差が生じない所定の許容速度以下に規制す
ることにより、直接補間にあたって前述した各種誤差が
発生することが防止できるようにした数値制御装置が提
案されている（特開平10-254526号公報参照）。
補間方式では、プログラムに指令された送り速度により
実際の補間の１周期あたりの移動量を決めているため、
自由曲線を離散時間で補間することによる誤差が生じて
いた。これに対し本出願人により、曲線補間部により基
本的な「自由曲線の直接補間」が行えるとともに、予め
設定した許容誤差と誤差要因に基づいて、曲率半径に応
じた最大送り許容速度を算出し、曲線補間部に指令する
指令速度を誤差が生じない所定の許容速度以下に規制す
ることにより、直接補間にあたって前述した各種誤差が
発生することが防止できるようにした数値制御装置が提
案されている（特開平10-254526号公報参照）。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前述した数
値制御装置による工作機械の移動は加工プログラムで指
令される。加工プログラムは、複数の指令ブロック（指
令行）の連続として記述される。各指令ブロックは、各
々が一つの動作指令（１本の直線、１本の曲線、ＮＵＲ
ＢＳの１ノット）を表す。このような各指令ブロック
は、移動経路を指令する経路情報と、その他の付属情報
という二種類の指令情報を含んでいる。経路情報は、前
述したＮＵＲＢＳ補間の他、従来の直線補間、円弧補間
等の動作を指定するＧコードと、Ｘ，Ｙ，Ｚ等の移動先
の座標値とで構成される。付属情報としては、移動速度
を指定するＦコードや、主軸回転数指令やその他の動作
状態等を設定する指令情報で構成される。付属情報は必
要に応じて設定され、その後変更があるまで維持される
ようになっている。例えば、Ｆコードで指定される移動
速度は、ブロック毎に指定できるが、次のブロックにＦ
コードが無ければこの次のブロックでは前のブロックの
速度が適用される。
値制御装置による工作機械の移動は加工プログラムで指
令される。加工プログラムは、複数の指令ブロック（指
令行）の連続として記述される。各指令ブロックは、各
々が一つの動作指令（１本の直線、１本の曲線、ＮＵＲ
ＢＳの１ノット）を表す。このような各指令ブロック
は、移動経路を指令する経路情報と、その他の付属情報
という二種類の指令情報を含んでいる。経路情報は、前
述したＮＵＲＢＳ補間の他、従来の直線補間、円弧補間
等の動作を指定するＧコードと、Ｘ，Ｙ，Ｚ等の移動先
の座標値とで構成される。付属情報としては、移動速度
を指定するＦコードや、主軸回転数指令やその他の動作
状態等を設定する指令情報で構成される。付属情報は必
要に応じて設定され、その後変更があるまで維持される
ようになっている。例えば、Ｆコードで指定される移動
速度は、ブロック毎に指定できるが、次のブロックにＦ
コードが無ければこの次のブロックでは前のブロックの
速度が適用される。
【００１０】一方、前述したＮＵＲＢＳ補間では、自由
曲線形状を定義するデータを加工プログラムにより指令
し、ＮＣ装置でこの曲線を補間する。これにより、１ブ
ロックで指令できる経路の長さが長くでき、前述したデ
ータ量の膨大化の問題や直線近似面において滑らかさが
得られない問題を解決することができる。しかし、１ブ
ロックで指令できる経路の長さが長くなったことによ
り、各部の形状に最適な速度が指令できなくなるという
問題が生じる。
曲線形状を定義するデータを加工プログラムにより指令
し、ＮＣ装置でこの曲線を補間する。これにより、１ブ
ロックで指令できる経路の長さが長くでき、前述したデ
ータ量の膨大化の問題や直線近似面において滑らかさが
得られない問題を解決することができる。しかし、１ブ
ロックで指令できる経路の長さが長くなったことによ
り、各部の形状に最適な速度が指令できなくなるという
問題が生じる。
【００１１】例えば、加工部位により切削負荷が変化す
る場合には、負荷の軽い部分は移動速度を早くして効率
を上げ、負荷の重い部分は移動速度を遅くして緻密な加
工を行う必要がある。ところが、このような負荷の重い
部分と負荷が軽い部分とがＮＵＲＢＳデータの１ブロッ
ク内に存在した場合、前述のように１つのブロックに設
定されるＦコードは１つだけなので、一定の移動速度で
異なる負荷に対応しなくてはならず、加工に無理が生じ
る等の不都合がある。
る場合には、負荷の軽い部分は移動速度を早くして効率
を上げ、負荷の重い部分は移動速度を遅くして緻密な加
工を行う必要がある。ところが、このような負荷の重い
部分と負荷が軽い部分とがＮＵＲＢＳデータの１ブロッ
ク内に存在した場合、前述のように１つのブロックに設
定されるＦコードは１つだけなので、一定の移動速度で
異なる負荷に対応しなくてはならず、加工に無理が生じ
る等の不都合がある。
【００１２】より具体的な例として、図４のように、表
面SwであるワークＷに対してボールエンドミルＭで仕上
げ形状Sfを加工する場合を考える。ここで、ワークＷの
表面Swの形状に基づいて境界点Ec1,Ec2を境に平坦な区
間E1,E3と曲面の区間E2とに区別すると、表面Swと仕上
げ形状Sfとの曲率等の相違から、区間E1,E3においては
切込み深さはd1,d3と比較的浅くて一定であるが、区間E
2においては切込み深さが徐々に大きくなり最大でd2に
達する。
面SwであるワークＷに対してボールエンドミルＭで仕上
げ形状Sfを加工する場合を考える。ここで、ワークＷの
表面Swの形状に基づいて境界点Ec1,Ec2を境に平坦な区
間E1,E3と曲面の区間E2とに区別すると、表面Swと仕上
げ形状Sfとの曲率等の相違から、区間E1,E3においては
切込み深さはd1,d3と比較的浅くて一定であるが、区間E
2においては切込み深さが徐々に大きくなり最大でd2に
達する。
【００１３】一方、ボールエンドミルＭの動作指令は仕
上げ形状Sfに対応した経路を取る。すなわち、加工経路
は、仕上げ面Sfの境界点Pc1,Pc2を境とする平坦区間と
曲面区間とに対応し、経路C1,C3では直線移動を行い、
経路C2ではＮＵＲＢＳ補間等を伴う曲線移動を行う。こ
のような加工のためのプログラムには、例えば図５のよ
うな指令ブロックが組込まれる。ここで、指令ブロック
B1〜B3は前述した経路C1〜C3に対応するものである。先
に述べた通り、各ブロックに設定できる速度指令のため
のＦコードは一つだけであり、ここでは切込み深さに対
応して前後より低い速度が設定されている。
上げ形状Sfに対応した経路を取る。すなわち、加工経路
は、仕上げ面Sfの境界点Pc1,Pc2を境とする平坦区間と
曲面区間とに対応し、経路C1,C3では直線移動を行い、
経路C2ではＮＵＲＢＳ補間等を伴う曲線移動を行う。こ
のような加工のためのプログラムには、例えば図５のよ
うな指令ブロックが組込まれる。ここで、指令ブロック
B1〜B3は前述した経路C1〜C3に対応するものである。先
に述べた通り、各ブロックに設定できる速度指令のため
のＦコードは一つだけであり、ここでは切込み深さに対
応して前後より低い速度が設定されている。
【００１４】このような加工プログラムで加工を行った
場合、図６のような状態となる。すなわち、切削負荷
は、図６上段に示すように、境界点Pe1から切込み深さ
に対応して漸増し、区間E2の略中央で最大となったの
ち、漸減して境界点Pe2から元の値に戻っている。一
方、送り速度指令値は、先の指令ブロックB1〜B3に基づ
いて、経路C1ではF5000、経路C2ではF3000に下げられ、
経路C3でF5000に戻る。これらの境界は境界点Pc1,Pc2で
ある。
場合、図６のような状態となる。すなわち、切削負荷
は、図６上段に示すように、境界点Pe1から切込み深さ
に対応して漸増し、区間E2の略中央で最大となったの
ち、漸減して境界点Pe2から元の値に戻っている。一
方、送り速度指令値は、先の指令ブロックB1〜B3に基づ
いて、経路C1ではF5000、経路C2ではF3000に下げられ、
経路C3でF5000に戻る。これらの境界は境界点Pc1,Pc2で
ある。
【００１５】このことから、次のような不都合が指摘さ
れる。第一に、境界点Pc1,Pc2の間では、切削負荷は曲
線的に増加減少するのに対し、送り速度は下げられてい
るものの一定であり、最適な速度指令に調整することが
できない。第二に、現在の表面Swと仕上げ形状Sfとの相
違に基づいて各々の境界点がずれており、このため境界
点Pe1,Pc1間および境界点Pe1,Pc1間では切削負荷が増加
しているのにも拘らず、平坦な状態の送り速度が適用さ
れ、ここでも最適な速度指令に対応することができな
い。
れる。第一に、境界点Pc1,Pc2の間では、切削負荷は曲
線的に増加減少するのに対し、送り速度は下げられてい
るものの一定であり、最適な速度指令に調整することが
できない。第二に、現在の表面Swと仕上げ形状Sfとの相
違に基づいて各々の境界点がずれており、このため境界
点Pe1,Pc1間および境界点Pe1,Pc1間では切削負荷が増加
しているのにも拘らず、平坦な状態の送り速度が適用さ
れ、ここでも最適な速度指令に対応することができな
い。
【００１６】以上の説明では、１ブロックで対応できる
経路が長くなっても、１ブロックに設定できる移動速度
が１つだけであることによる不都合について説明した
が、このような不都合は、移動速度以外の他の付属情報
にも生じる。つまり、例えば負荷の増大に対しては主軸
回転数を調整する等で対応が可能であるが、従来は１ブ
ロックで設定できる主軸回転数が１通りだけなので、前
述した移動速度と同様な問題が生じることになる。更
に、移動速度、主軸回転数の他の付属情報、例えば切削
負荷の予測値等についても同様の問題がある。
経路が長くなっても、１ブロックに設定できる移動速度
が１つだけであることによる不都合について説明した
が、このような不都合は、移動速度以外の他の付属情報
にも生じる。つまり、例えば負荷の増大に対しては主軸
回転数を調整する等で対応が可能であるが、従来は１ブ
ロックで設定できる主軸回転数が１通りだけなので、前
述した移動速度と同様な問題が生じることになる。更
に、移動速度、主軸回転数の他の付属情報、例えば切削
負荷の予測値等についても同様の問題がある。
【００１７】本発明の目的は、ＮＵＲＢＳ補間等を行う
数値制御装置において、一つの指令ブロックに付属情報
を任意に設定できる数値制御装置を提供することにあ
る。
数値制御装置において、一つの指令ブロックに付属情報
を任意に設定できる数値制御装置を提供することにあ
る。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明は、所定の指令プ
ログラムを解読して所定の制御対象に動作指令を出力す
る数値制御装置であって、前記動作指令は順次出力され
る複数の指令ブロックで与えられ、前記各指令ブロック
は所定の移動軌跡を指令する経路情報を含むとともに、
必要に応じて経路情報以外の動作に関する付属情報を含
み、前記付属情報のうち何れかをＮＵＲＢＳ曲線で表現
することを特徴とする数値制御装置。
ログラムを解読して所定の制御対象に動作指令を出力す
る数値制御装置であって、前記動作指令は順次出力され
る複数の指令ブロックで与えられ、前記各指令ブロック
は所定の移動軌跡を指令する経路情報を含むとともに、
必要に応じて経路情報以外の動作に関する付属情報を含
み、前記付属情報のうち何れかをＮＵＲＢＳ曲線で表現
することを特徴とする数値制御装置。
【００１９】このような本発明においては、例えば移動
速度をＮＵＲＢＳデータ形式で設定することで、一つの
指令ブロックの間に任意に変動する速度値を指令するこ
とができる。このため、前述のように１つの指令ブロッ
クの途中で負荷が変化する場合に、移動速度を変化させ
ることで、適切に負荷に対応することができるようにな
る。特に、経路情報がＮＵＲＢＳデータ形式で一つの指
令ブロックの適用区間が長くなった場合には、本発明に
よる付属情報の変化が有効であるとともに、同様なＮＵ
ＲＢＳ形式を利用することで処理系の複雑化などを招く
ことがない。
速度をＮＵＲＢＳデータ形式で設定することで、一つの
指令ブロックの間に任意に変動する速度値を指令するこ
とができる。このため、前述のように１つの指令ブロッ
クの途中で負荷が変化する場合に、移動速度を変化させ
ることで、適切に負荷に対応することができるようにな
る。特に、経路情報がＮＵＲＢＳデータ形式で一つの指
令ブロックの適用区間が長くなった場合には、本発明に
よる付属情報の変化が有効であるとともに、同様なＮＵ
ＲＢＳ形式を利用することで処理系の複雑化などを招く
ことがない。
【００２０】本発明において、ＮＵＲＢＳ曲線で表現す
る付属情報としては、前述した移動速度の他、主軸回転
数、切削負荷の予測値とすることができる。各々は一つ
の指令ブロックの適用区間が長くなった場合に変化させ
ることが要求される指令項目であり、本発明の適用が有
効である。
る付属情報としては、前述した移動速度の他、主軸回転
数、切削負荷の予測値とすることができる。各々は一つ
の指令ブロックの適用区間が長くなった場合に変化させ
ることが要求される指令項目であり、本発明の適用が有
効である。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。図１において、数値制御装置10
は、所定の加工プログラム20を読み込み、これに記載さ
れた動作指令に基づいて工作機械や工業用ロボット等の
制御対象30の複数軸を協調動作制御するものである。
に基づいて説明する。図１において、数値制御装置10
は、所定の加工プログラム20を読み込み、これに記載さ
れた動作指令に基づいて工作機械や工業用ロボット等の
制御対象30の複数軸を協調動作制御するものである。
【００２２】加工プログラム20は、時系列的に読込まれ
る一連の指令ブロック21で構成されている。各指令ブロ
ック21には、必須要素として経路情報22が含まれてい
る。経路情報22は、所定のパラメータｔで表される曲線
P(t)で移動軌跡を定義するものであり、ＮＵＲＢＳ補
間、直線補間、円弧補間等の動作を指定するＧコード
と、Ｘ，Ｙ，Ｚ等の移動先の座標値あるいは制御点座標
値とで構成される。本実施形態において、経路情報22は
ＮＵＲＢＳ曲線として移動軌跡を定義したものとする。
各指令ブロック21には、必要に応じて付属情報23が設定
される。付属情報23としては、移動速度を指定するＦコ
ードや、主軸回転数指令やその他の動作状態等を設定す
る指令情報が用いられる。本実施形態において、付属情
報23は移動速度に関する指令情報であり、この速度指令
はＮＵＲＢＳ曲線として定義されているものとして説明
する。
る一連の指令ブロック21で構成されている。各指令ブロ
ック21には、必須要素として経路情報22が含まれてい
る。経路情報22は、所定のパラメータｔで表される曲線
P(t)で移動軌跡を定義するものであり、ＮＵＲＢＳ補
間、直線補間、円弧補間等の動作を指定するＧコード
と、Ｘ，Ｙ，Ｚ等の移動先の座標値あるいは制御点座標
値とで構成される。本実施形態において、経路情報22は
ＮＵＲＢＳ曲線として移動軌跡を定義したものとする。
各指令ブロック21には、必要に応じて付属情報23が設定
される。付属情報23としては、移動速度を指定するＦコ
ードや、主軸回転数指令やその他の動作状態等を設定す
る指令情報が用いられる。本実施形態において、付属情
報23は移動速度に関する指令情報であり、この速度指令
はＮＵＲＢＳ曲線として定義されているものとして説明
する。
【００２３】数値制御装置10は、解析処理部11と補間処
理部12とを備え、加工プログラム20を読み込んで解析処
理部11で解析処理し、その解析結果に対して補間処理部
12で補間処理を行い、これらの処理により得られる位置
指令Cx,Cy,Czを制御対象30のＸ軸サーボ系31、Ｙ軸サー
ボ系32、Ｚ軸サーボ系33に出力する。これらの基本的な
処理は、ＮＵＲＢＳ曲線による移動軌跡について自由曲
線としての直接補間を行う点で既存の技術（前述した特
開平8-305430号公報、特開平10-254526号公報参照）と
同様である。しかし、本実施形態では付属情報である移
動速度についてもＮＵＲＢＳ曲線を利用して多様な変化
を実現するべく、独自の構成を採用している。
理部12とを備え、加工プログラム20を読み込んで解析処
理部11で解析処理し、その解析結果に対して補間処理部
12で補間処理を行い、これらの処理により得られる位置
指令Cx,Cy,Czを制御対象30のＸ軸サーボ系31、Ｙ軸サー
ボ系32、Ｚ軸サーボ系33に出力する。これらの基本的な
処理は、ＮＵＲＢＳ曲線による移動軌跡について自由曲
線としての直接補間を行う点で既存の技術（前述した特
開平8-305430号公報、特開平10-254526号公報参照）と
同様である。しかし、本実施形態では付属情報である移
動速度についてもＮＵＲＢＳ曲線を利用して多様な変化
を実現するべく、独自の構成を採用している。
【００２４】すなわち、解析処理部11は、加工プログラ
ム20から読込まれた現在時点の指令ブロック21のうち、
経路情報22からＮＵＲＢＳ曲線で記述された経路定義デ
ータDPを解析し、ＮＵＲＢＳ補間用データDCとして補間
処理部12に出力する。この処理は前述した既存の直接補
間と同等である。ここで、既存の方式で速度指令を行う
場合、速度指令値は定数として付属情報23に設定され、
解析処理部11から補間処理部12に送られる。しかし、本
実施形態において、解析処理部11は付属情報23からＮＵ
ＲＢＳ曲線で記述された速度定義データDFを解析し、前
述したＮＵＲＢＳ補間用データDCに速度に関する情報項
目を追加して補間処理部12に出力する。これらの処理は
具体的に次のように行われる。
ム20から読込まれた現在時点の指令ブロック21のうち、
経路情報22からＮＵＲＢＳ曲線で記述された経路定義デ
ータDPを解析し、ＮＵＲＢＳ補間用データDCとして補間
処理部12に出力する。この処理は前述した既存の直接補
間と同等である。ここで、既存の方式で速度指令を行う
場合、速度指令値は定数として付属情報23に設定され、
解析処理部11から補間処理部12に送られる。しかし、本
実施形態において、解析処理部11は付属情報23からＮＵ
ＲＢＳ曲線で記述された速度定義データDFを解析し、前
述したＮＵＲＢＳ補間用データDCに速度に関する情報項
目を追加して補間処理部12に出力する。これらの処理は
具体的に次のように行われる。
【００２５】本実施形態において、ＮＵＲＢＳ補間用デ
ータDCは、制御点qi=(xi,yi,zi,fi)、ウェイトwi、ノッ
トtjを含む。制御点qi（i=1〜n、n=制御点数）は、移動
目標の座標値xi,yi,ziと、移動速度fiとを含む。ノット
tj（j=0〜M+n+1、M=階数）に対し、ノットベクトルT=[t
0,t1,t2,…tM+n-1]である。また、ＮＵＲＢＳ曲線の座
標点p(t)とする。
ータDCは、制御点qi=(xi,yi,zi,fi)、ウェイトwi、ノッ
トtjを含む。制御点qi（i=1〜n、n=制御点数）は、移動
目標の座標値xi,yi,ziと、移動速度fiとを含む。ノット
tj（j=0〜M+n+1、M=階数）に対し、ノットベクトルT=[t
0,t1,t2,…tM+n-1]である。また、ＮＵＲＢＳ曲線の座
標点p(t)とする。
【００２６】図２に示すように、解析処理部11が新たな
指令ブロックを読込むと（処理s1）、補間処理部12はＮ
ＵＲＢＳ曲線のパラメータtを初期化する（処理S2）。
ここで、ある時点t=tkからスタートする場合、次の式が
成立する。但しここでは0/0=0とする。
指令ブロックを読込むと（処理s1）、補間処理部12はＮ
ＵＲＢＳ曲線のパラメータtを初期化する（処理S2）。
ここで、ある時点t=tkからスタートする場合、次の式が
成立する。但しここでは0/0=0とする。
【００２７】
【数１】
【００２８】この式(1)を利用して、時点tでのＢスプラ
イン関数値を算出する（処理s3）。さらに、この値を利
用して、次式(2)により、時点tにおける曲線上のx,y,z
座標値と速度指令値fとを計算する（処理s4）。
イン関数値を算出する（処理s3）。さらに、この値を利
用して、次式(2)により、時点tにおける曲線上のx,y,z
座標値と速度指令値fとを計算する（処理s4）。
【００２９】
【数２】
【００３０】こうして得られた速度指令値fに対して、
対応するtの変化量dtを算出する（処理s5）。すなわ
ち、速度指令値f（mm/分）、サンプリング周期Ts（秒）
とすると、1サンプリング周期あたりの移動量dLは次式
となる。
対応するtの変化量dtを算出する（処理s5）。すなわ
ち、速度指令値f（mm/分）、サンプリング周期Ts（秒）
とすると、1サンプリング周期あたりの移動量dLは次式
となる。
【００３１】
【数３】
【００３２】線分長をdLとするためのtの変化量dtは次
式となる。
式となる。
【００３３】
【数４】
【００３４】ここで、次式が成立する。
【００３５】
【数５】
【００３６】以上により求めたdtにより、t=t+dtと更新
し（処理s6）、このtが次のノットtj（j=0〜M+n-1）に
達していなければ現在のノットtj-1のまま処理s3に戻っ
て現在の指令ブロック内での演算を引続き繰返し、達し
ていれば処理S1に戻って新たな指令ブロックの処理を行
う。これにより、各指令ブロックが順次処理されるとと
もに、各指令ブロックにおいてはx,y,z軸位置および速
度指令値fがＮＵＲＢＳ曲線として処理されることにな
る。
し（処理s6）、このtが次のノットtj（j=0〜M+n-1）に
達していなければ現在のノットtj-1のまま処理s3に戻っ
て現在の指令ブロック内での演算を引続き繰返し、達し
ていれば処理S1に戻って新たな指令ブロックの処理を行
う。これにより、各指令ブロックが順次処理されるとと
もに、各指令ブロックにおいてはx,y,z軸位置および速
度指令値fがＮＵＲＢＳ曲線として処理されることにな
る。
【００３７】以上のような本実施形態によれば、次のよ
うな効果がある。本実施形態では、経路情報22であるx,
y,z軸位置だけでなく、付属情報23である速度指令値fに
ついてもＮＵＲＢＳ曲線により定義して指令、補間する
ことができる。このため、一つの指令ブロックにおい
て、例えば速度指令値fを一定ではなく任意の値に変化
させることができる。これにより、従来は困難だった細
かな制御ができる。また、データ量を減らすべく、経路
情報をＮＵＲＢＳ曲線として一つの指令ブロックを広く
とるようにした場合でも、不適切な制御を避けることが
できる。
うな効果がある。本実施形態では、経路情報22であるx,
y,z軸位置だけでなく、付属情報23である速度指令値fに
ついてもＮＵＲＢＳ曲線により定義して指令、補間する
ことができる。このため、一つの指令ブロックにおい
て、例えば速度指令値fを一定ではなく任意の値に変化
させることができる。これにより、従来は困難だった細
かな制御ができる。また、データ量を減らすべく、経路
情報をＮＵＲＢＳ曲線として一つの指令ブロックを広く
とるようにした場合でも、不適切な制御を避けることが
できる。
【００３８】例えば、前述した図４のような従来の加工
の際に、切削負荷を精密に対応させることができる。図
３において、上段の切削負荷は前述した図６と同様であ
る。ここで、図３下段の速度指令値は、本発明に基づい
て自由な曲線で与えることができるようになるため、区
間E1,E3において境界点Pe1,Pc1間、境界点Pe2,Pc2間の
対応がとれるとともに、区間E2において切削負荷に対応
した送り速度の変化を実現することができる。
の際に、切削負荷を精密に対応させることができる。図
３において、上段の切削負荷は前述した図６と同様であ
る。ここで、図３下段の速度指令値は、本発明に基づい
て自由な曲線で与えることができるようになるため、区
間E1,E3において境界点Pe1,Pc1間、境界点Pe2,Pc2間の
対応がとれるとともに、区間E2において切削負荷に対応
した送り速度の変化を実現することができる。
【００３９】なお、本発明は前述した実施形態に限定さ
れるものではなく、以下に示すような変形等も本発明に
含まれるものである。すなわち、前記実施形態では、付
属情報に移動速度を用いたが、主軸回転数や切削負荷の
予測値を設定してもよく、これらを組合わせて各々をＮ
ＵＲＢＳ曲線化してもよい。また、移動速度や主軸回転
数を正確に対応させるにあたって、切削負荷は加工対象
のＣＡＭ（Computer Aided Manufacturing、コンピュー
タ支援製造）システムから得られるデータを元に推定す
ればよい。
れるものではなく、以下に示すような変形等も本発明に
含まれるものである。すなわち、前記実施形態では、付
属情報に移動速度を用いたが、主軸回転数や切削負荷の
予測値を設定してもよく、これらを組合わせて各々をＮ
ＵＲＢＳ曲線化してもよい。また、移動速度や主軸回転
数を正確に対応させるにあたって、切削負荷は加工対象
のＣＡＭ（Computer Aided Manufacturing、コンピュー
タ支援製造）システムから得られるデータを元に推定す
ればよい。
【００４０】
【発明の効果】以上に述べたとおり、本発明によれば、
付属情報をＮＵＲＢＳデータ形式で設定することで、一
つの指令ブロックの間に任意に変動する付属情報を指令
することができる。このため、前述のように１つの指令
ブロックの途中で負荷等が変化した場合でも、移動速度
等を変化させることで、適切に対応することができる。
従って、経路情報がＮＵＲＢＳデータ形式で一つの指令
ブロックの適用区間が長くなった場合でも、付属情報を
任意に変化させて適切な制御を行うことができる。
付属情報をＮＵＲＢＳデータ形式で設定することで、一
つの指令ブロックの間に任意に変動する付属情報を指令
することができる。このため、前述のように１つの指令
ブロックの途中で負荷等が変化した場合でも、移動速度
等を変化させることで、適切に対応することができる。
従って、経路情報がＮＵＲＢＳデータ形式で一つの指令
ブロックの適用区間が長くなった場合でも、付属情報を
任意に変化させて適切な制御を行うことができる。
【図１】本発明の一実施形態を示すブロック図。
【図２】前記実施形態の処理流れを示すフローチャー
ト。
ト。
【図３】前記実施形態における動作状態を示すグラフ。
【図４】従来の加工動作を示す模式図。
【図５】従来の加工プログラムを示す模式図。
【図６】従来の動作状態を示すグラフ。
10 数値制御装置 11 解析処理部 12 補間処理部 20 加工プログラム 21 指令ブロック 22 経路情報 23 付属情報 30 制御対象 P(t) 指令曲線
Claims (5)
- 【請求項１】 所定の指令プログラムを解読して所定の
制御対象に動作指令を出力する数値制御装置であって、 前記動作指令は順次出力される複数の指令ブロックで与
えられ、 前記各指令ブロックは所定の移動軌跡を指令する経路情
報を含むとともに、必要に応じて経路情報以外の動作に
関する付属情報を含み、 前記付属情報のうち何れかをＮＵＲＢＳ曲線で表現する
ことを特徴とする数値制御装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載した数値制御装置におい
て、前記付属情報は移動速度であることを特徴とする数
値制御装置。 - 【請求項３】 請求項１に記載した数値制御装置におい
て、前記付属情報は主軸回転数であることを特徴とする
数値制御装置。 - 【請求項４】 請求項１に記載した数値制御装置におい
て、前記付属情報は切削負荷の予測値であることを特徴
とする数値制御装置。 - 【請求項５】 請求項１から請求項４までの何れかに記
載した数値制御装置において、前記経路情報をＮＵＲＢ
Ｓ曲線で表現することを特徴とする数値制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16230799A JP3902353B2 (ja) | 1999-06-09 | 1999-06-09 | 数値制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16230799A JP3902353B2 (ja) | 1999-06-09 | 1999-06-09 | 数値制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000347715A true JP2000347715A (ja) | 2000-12-15 |
| JP3902353B2 JP3902353B2 (ja) | 2007-04-04 |
Family
ID=15752032
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16230799A Expired - Fee Related JP3902353B2 (ja) | 1999-06-09 | 1999-06-09 | 数値制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3902353B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103048953A (zh) * | 2013-01-05 | 2013-04-17 | 福建工程学院 | 一种基于arm9嵌入式系统和fpga的nurbs曲线分段插补方法 |
| CN109416529A (zh) * | 2017-12-19 | 2019-03-01 | 深圳配天智能技术研究院有限公司 | 数控系统、具有存储功能的装置及nurbs曲线插补方法 |
| CN112346411A (zh) * | 2020-11-23 | 2021-02-09 | 清华大学 | 使用双nurbs刀具轨迹叶轮数控加工速度控制方法及装置 |
-
1999
- 1999-06-09 JP JP16230799A patent/JP3902353B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103048953A (zh) * | 2013-01-05 | 2013-04-17 | 福建工程学院 | 一种基于arm9嵌入式系统和fpga的nurbs曲线分段插补方法 |
| CN109416529A (zh) * | 2017-12-19 | 2019-03-01 | 深圳配天智能技术研究院有限公司 | 数控系统、具有存储功能的装置及nurbs曲线插补方法 |
| WO2019119268A1 (zh) * | 2017-12-19 | 2019-06-27 | 深圳配天智能技术研究院有限公司 | 数控系统、具有存储功能的装置及nurbs曲线插补方法 |
| CN109416529B (zh) * | 2017-12-19 | 2021-12-07 | 深圳配天智能技术研究院有限公司 | 数控系统、具有存储功能的装置及nurbs曲线插补方法 |
| CN112346411A (zh) * | 2020-11-23 | 2021-02-09 | 清华大学 | 使用双nurbs刀具轨迹叶轮数控加工速度控制方法及装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3902353B2 (ja) | 2007-04-04 |
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