JP2002091526A - 数値制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】工作機械や工業用ロボット等の制御対象の動作
精度を高めることができる数値制御装置を提供するこ
と。 【解決手段】経路情報３１に加えて、所定の移動軌跡の
元形状状態を示す元形状情報３２を含んで指令ブロック
３０Ａを構成するとともに、これら経路情報３１および
元形状情報３２から元形状を復元して、この復元形状に
応じた動作指令を工作機械２０に出力する数値制御装置
１０。経路情報３１のみに基づいて復元処理を行うので
はなく、経路情報３１に加えて、元形状情報３２にも基
づいて復元処理を行っているので、元形状により近い復
元形状を求めることができ、元形状を工作機械２０の図
示しない工具の動作軌跡にそのまま反映できて、工作機
械２０（工具等）の動作精度を高めることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、数値制御装置に係
り、工作機械や工業用ロボット等の制御対象の動作をプ
ログラム制御する際等に利用できる。

【０００２】

【背景技術】従来より、工作機械や工業用ロボット等の
制御対象の動作制御にあたっては、所定の指令プログラ
ムを解読・実行して制御対象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（移動量、速度等についての指令）が
順次記載された指令プログラムを予め読み込み、各指令
を制御対象に出力して制御対象に所定の動作を実行させ
るものである。

【０００３】数値制御装置の指令プログラムの生成にあ
たっては、たとえば、工作機械でワークの切削加工等を
行う場合、ＣＡＤ・ＣＡＭシステムから与えられたワー
クの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。なお、ワークの形状デー
タから求められた、たとえば工具の理想的な移動軌跡を
元形状と呼ぶ。このような元形状の例を図５に示す。こ
の元形状１００は、直線からなる部分１００Ａと、曲線
からなる部分１００Ｂとを含んで構成されている。

【０００４】このようにして生成された指令プログラム
では、図５の元形状１００を、通常、図６に示すような
指令形状１１０として表現している。具体的に、指令形
状１１０では、元形状１００の直線からなる部分１００
Ａが、連続した複数の直線１１０Ａで表現されていると
ともに、元形状１００の曲線からなる部分１００Ｂが、
連続した複数の微小な直線１１０Ｂで表現されている。
このような指令形状１１０に基づいて生成された指令プ
ログラムを解析・実行する数値制御装置のなかには、こ
れら複数の直線１１０Ａ，１１０Ｂから選択的に一部を
曲線補間して曲線に復元する機能を備えている数値制御
装置がある。この数値制御装置において、指令形状１１
０の一部が曲線に復元された復元形状に基づいて制御対
象に指令を出力すれば、指令プログラムによる制御対象
の移動軌跡を円滑化でき、たとえば切削加工において
は、加工対象に滑らかな加工を施すことができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような数値制御装置では、指令形状１１０のデータの
みが与えられ、この指令形状１１０の全ての直線１１０
Ａ，１１０Ｂから、推測により、一部を選択的に曲線補
間して曲線に復元している。このため、場合によって
は、元形状１００の直線からなる部分１００Ａにあたる
指令形状１１０の直線１１０Ａが、選択されて曲線補間
により曲線化されてしまう可能性がある。具体的には、
図７に示すように、本来直線であったはずの部分（元形
状において、微小な直線１００Ｂと連続する直線１００
Ａの部分）が曲線化された復元形状１２０が生成されて
しまう可能性がある。そして、このような復元形状１２
０に基づいて制御対象に指令を出力してしまうと、制御
対象の動作精度を低下させてしまうおそれがある。

【０００６】本発明の目的は、工作機械や工業用ロボッ
ト等の制御対象の動作精度を高めることができる数値制
御装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の数値制御装置
は、上記目的を達成するために、以下の構成を備える。
請求項１に記載の発明は、所定の指令プログラムを解読
して制御対象に動作指令を出力する数値制御装置であっ
て、前記指令プログラムは、複数の指令ブロックを含ん
で構成され、前記指令ブロックは、所定の移動軌跡の指
令を示す経路情報を含むとともに、前記所定の移動軌跡
の元形状の状態を示す元形状情報を含み、前記経路情報
および前記元形状情報から前記元形状を復元して、この
復元形状に応じた動作指令を前記制御対象に出力するこ
とを特徴とするものである。

【０００８】この発明によれば、所定の移動軌跡の指令
を示す経路情報に加えて、所定の移動軌跡の元形状の状
態を示す元形状情報を含んで指令ブロックを構成すると
ともに、これら経路情報および元形状情報から元形状を
復元して、この復元形状に応じた動作指令を前記制御対
象に出力しているので、元形状をそのまま反映させた動
作指令を制御対象に出力できる。つまり、所定の移動軌
跡の指令を示す経路情報のみに基づいて復元処理を行う
のではなく、経路情報に加えて、所定の移動軌跡の元形
状の状態を示す元形状情報にも基づいて復元処理を行っ
ているので、元形状により近い復元形状を求めることが
でき、元形状を制御対象の動作軌跡にそのまま反映でき
て、制御対象の動作精度を高めることができる。

【０００９】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の数値制御装置において、前記経路情報は、前記移動軌
跡が直線からなる指令を示す情報を含み、前記元形状情
報は、前記直線からなる移動軌跡の元形状が直線または
曲線で表現されることを示す情報であることを特徴とす
るものである。この発明によれば、直線からなる移動軌
跡の指令を示す経路情報と、直線からなる移動軌跡の元
形状が直線または曲線で表現されることを示す元形状情
報とから元形状を復元しているので、従来のように、数
値制御装置の推測によって、元形状の直線からなる部分
を曲線として復元してしまうことなく、元形状の曲線か
らなる部分のみを曲線として復元できる。これにより、
復元形状を元形状により忠実に基づいて求めることがで
きて、制御対象の動作精度を確実に高めることができ
る。

【００１０】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の数値制御装置において、前記元形状が曲線で表現され
かつ前記直線からなる移動軌跡の情報のみを前記指令プ
ログラムから抜き出すとともに、前記直線からなる移動
軌跡を曲線に復元する曲線復元部を備えていることを特
徴とするものである。この発明によれば、曲線復元部に
おいて、復元処理が必要な部分の情報、すなわち、元形
状が曲線で表現されかつ直線からなる移動軌跡の情報の
みを指令プログラムから抜き出して元形状を復元してい
るので、復元処理のスピードアップを図ることができ、
制御対象が工作機械であった場合には加工時間を短縮で
きる。

【００１１】請求項４に記載の発明は、請求項１ないし
請求項３のいずれかに記載の数値制御装置において、前
記元形状情報は、モーダルデータであることを特徴とす
るものである。この発明によれば、元形状情報をモーダ
ルデータとしたので、指令プログラムを生成する際に、
一連の指令ブロックで元形状情報の内容が同一であれ
ば、最初の指令ブロックで一度指令しておくことで、そ
の後に続く一連の指令ブロックで再び指令する必要がな
くなる。このため、指令プログラムの生成作業を簡単に
できるとともに、作業時間の短縮を図ることができる。

【００１２】請求項５に記載の発明は、請求項１ないし
請求項４のいずれかに記載の数値制御装置において、前
記指令プログラムは、ＣＡＭで生成されていることを特
徴とするものである。この発明によれば、指令プログラ
ムは、ＣＡＭで生成されているため、たとえば、制御対
象が工作機械であった場合には、ワークの形状データか
ら指令プログラムを生成でき、指令プログラムの生成作
業を簡易にできるとともに、生成時間も短縮できる。

【００１３】

【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には、本発明の一実施形態に
係るシステムが示され、このシステムは、数値制御装置
１０と、この数値制御装置１０により制御される制御対
象としての工作機械２０とを含んで構成されている。こ
のようなシステムにおいて、数値制御装置１０は、所定
の指令プログラムとしての加工プログラム３０を読み込
み、この加工プログラム３０に基づいて工作機械２０に
動作指令を出力する。

【００１４】工作機械２０は、たとえば工具（図示せ
ず）を、それぞれＸ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向
へ移動させるＸ軸サーボ系２１、Ｙ軸サーボ系２２、お
よびＺ軸サーボ系２３を有し、図示は省略するが、必要
に応じて主軸を回転させる主軸ドライバ等の複数の駆動
系を有する。

【００１５】加工プログラム３０は、図５に示す元形状
１００に基づいてＣＡＭで生成されたプログラムであ
り、時系列的に読み込まれる一連の指令ブロック３０Ａ
で構成されている。この加工プログラム３０では、上述
したように、図５の元形状１００を、図６に示すような
指令形状１１０として表現している。指令ブロック３０
Ａには、経路情報３１、元形状情報３２、および速度情
報３３が含まれている。本実施形態では、図２に示すよ
うに、複数のワードで構成された一行一行が指令ブロッ
ク３０Ａであり、一行の最初にはＮコードで表示される
シーケンス番号が設けられている。このような指令ブロ
ック３０Ａを構成する各情報３１〜３３について、図２
を用いて、以下に詳述する。

【００１６】経路情報３１は、所定の移動軌跡の指令を
示す情報であり、直線補間、円弧補間および一時停止等
の動作等の準備機能を指定するＧコードと、移動先の座
標値あるいは現在位置からの移動量を表す寸法語Ｘ、Ｙ
とで構成されている。この経路情報３１により、図６の
指令形状１１０が求められる。速度情報３３は、送り速
度を指定するＦコードから構成されており、指定された
速度は、その指令ブロック３０Ａおよび次にＦコードが
指令されるまでの各指令ブロック３０Ａの速度となる。

【００１７】元形状情報３２は、所定の移動軌跡（指令
形状１１０）の元形状１００の状態を示す情報であり、
経路情報３１が直線補間であった場合、すなわちＧ０１
であった場合、その直線が元形状１００において直線か
らなる部分１００Ａであるか、または曲線からなる部分
１００Ｂであるかを示している。このような元形状情報
３２は、モーダルデータであるＱコードから構成されて
いる。Ｑコードは、「０」のときに直線を指定し、
「１」のときに曲線を指定しており、指定された状態
（直線または曲線）は、その指令ブロック３０Ａおよび
次にＱコードが指令されるまでの各指令ブロック３０Ａ
の状態となる。このようなＱコードにより、Ｎ０１〜Ｎ
０４までの指令ブロック３０Ａは、元形状１００の直線
からなる部分１００Ａを表し、Ｎ０５〜Ｎ０９までの指
令ブロック３０Ａは、元形状１００の曲線からなる部分
１００Ｂを表していることが分かる。なお、元形状情報
３２および速度情報３３の加工プログラム３０への付加
は、ＣＡＭで加工プログラム３０を生成する際、キーボ
ード等のインターフェースから各情報３２，３３の内容
（各コードや数値等）を入力することで行われる。

【００１８】図１に戻って、数値制御装置１０は、解析
部１１、形状評価部１２、曲線復元部１３、および分配
部１４を備えている。解析部１１は、読み込まれた加工
プログラム３０について、各指令ブロック３０Ａごとに
解析処理を行う。解析部１１では、各指令ブロック３０
Ａ中のアドレスコード等の文字列が読み出され、経路情
報３１からは軸移動量が、元形状情報３２からは元形状
１００が直線であるか曲線であるかが、速度情報３３か
らは送り速度等が求められる。これら軸移動量の情報お
よび元形状１００の直線または曲線情報は形状評価部１
２に送られ、送り速度の情報は分配部１４に送られる。

【００１９】形状評価部１２は、解析部１１からの解析
情報に基づいて、図６に示す指令形状１１０を求め、こ
の指令形状１１０は、軸移動量の情報から求められる。
ここで、各指令ブロック３０Ａにおいて、元形状１００
が直線である場合、つまり元形状情報３２のＱコードが
「０」である場合、求められた指令形状１１０（直線１
１０Ａ）の情報が分配部１４に送られる。一方、各指令
ブロック３０Ａにおいて、元形状１００が曲線である場
合、つまり元形状情報３２のＱコードが「１」である場
合、求められた指令形状１１０（直線１１０Ｂ）の情報
が曲線復元部１３に送られる。

【００２０】曲線復元部１３は、形状評価部１２から送
られた指令形状１１０（直線１１０Ｂ）の情報に基づい
て、元形状１００の曲線からなる部分１００Ｂを復元し
て、図３に示す復元形状１３０を求めている。つまり、
曲線復元部１３では、元形状１００が曲線で表現されか
つ直線からなる移動軌跡（指令形状１１０）の情報のみ
を加工プログラム３０から抜き出して、指令形状１１０
（直線１１０Ｂ）を曲線に復元していることになる。こ
のような復元形状１３０は、形状評価部１２から送られ
た指令形状１１０の直線１１０Ｂからなる部分を補間処
理することで求められる。このようにして求められた復
元形状１３０の情報は分配部１４に送られる。

【００２１】分配部１４は、解析部１１から送られた送
り速度の情報、形状評価部１２から送られた指令形状１
１０（直線１１０Ａ）の情報、および曲線復元部１３か
ら送られた復元形状１３０の情報をもとに、動作指令を
工作機械２０のＸ、Ｙ、およびＺ軸サーボ系２１〜２３
に対して出力する。

【００２２】次に、上述した数値制御装置の動作につい
て、図４に示されるフローチャートを用いて説明する
と、以下のようになる。数値制御装置１０に加工プログ
ラム２０が与えられると、まず、解析部１１で加工プロ
グラム２０を構成する複数の指令ブロック３０Ａについ
ての解析処理を行う（Ｓ１）。ついで、形状評価部１２
で、軸移動量の情報をもとに指令形状１１０を求める
（Ｓ２）とともに、元形状１００の直線または曲線情報
において、曲線情報があるかどうか（元形状１００の曲
線からなる部分１００Ｂの情報が含まれているかどう
か）を判定する（Ｓ３）。元形状１００の曲線からなる
部分１００Ｂの情報が含まれていない場合、指令形状１
１０の情報を分配部１４に出力して、分配部１４で、こ
の情報に応じて各軸サーボ系２１〜２３に動作指令を分
配する（Ｓ４）。一方、元形状１００の曲線からなる部
分１００Ｂの情報が含まれている場合、指令形状１１０
の情報のうち、元形状１００が直線からなる部分１００
Ａの情報を分配部１４に出力するとともに、元形状１０
０が曲線からなる部分１００Ｂの情報を曲線復元部１３
に出力して、曲線復元部１３で指令形状１１０（直線１
１０Ｂ）を補間処理して復元形状１３０を求める（Ｓ
５）。この後、復元形状１３０の情報を分配部１４に出
力し、分配部１４で、復元形状１３０の情報および形状
評価部１２から送られた指令形状１１０（１１０Ａ）の
情報に応じて各軸サーボ系２１〜２３に動作指令を分配
する（Ｓ４）。

【００２３】上述のような本実施形態によれば、次のよ
うな効果がある。 （１）経路情報３１に加えて、元形状１００の状態を示
す元形状情報３２を含んで指令ブロック３０Ａを構成す
るとともに、これら経路情報３１および元形状情報３２
から元形状１００を復元して、この復元形状１３０に応
じた動作指令を工作機械２０に出力しているので、元形
状１００をそのまま反映させた動作指令を工作機械２０
に出力できる。つまり、経路情報３１のみに基づいて復
元処理を行うのではなく、経路情報３１に加えて、元形
状情報３２にも基づいて復元処理を行っているので、元
形状１００により近い復元形状１３０を求めることがで
き、元形状１００を工作機械２０のたとえば図示しない
工具の動作軌跡にそのまま反映できて、工作機械２０
（工具等）の動作精度を高めることができる。

【００２４】（２）指令形状１１０が求められる経路情
報３１と、元形状１００が直線または曲線で表現される
ことを示す元形状情報３２とから元形状１００を復元し
ているので、従来のように、数値制御装置の推測によっ
て、元形状１００の直線からなる部分１００Ａを曲線と
して復元してしまうことなく、元形状１００の曲線から
なる部分１００Ｂのみを曲線として復元できる。これに
より、元形状１００に忠実に基づいて復元形状１３０を
求めることができて、工作機械２０の動作精度を確実に
高めることができる。

【００２５】（３）曲線復元部１３において、復元処理
が必要な部分の情報、すなわち、元形状１００が曲線で
表現される指令形状１１０（直線１１０Ｂ）の情報のみ
を加工プログラム３０から抜き出して元形状１００を復
元しているので、復元処理のスピードアップを図ること
ができ、工作機械２０における加工時間を短縮できる。

【００２６】（４）元形状情報３２をモーダルデータと
したので、加工プログラム３０を生成する際に、一連の
指令ブロック３０Ａで元形状情報３１の内容が同一であ
れば、最初の指令ブロック３０Ａで一度指令しておくこ
とで、その後に続く一連の指令ブロック３０Ａでその指
令が保持されるため、再び指令する必要がなくなる。こ
のため、加工プログラム３０の生成作業を簡単にできる
とともに、作業時間の短縮を図ることができる。

【００２７】（５）加工プログラム３０は、ＣＡＭで生
成されているため、工作機械２０で加工される図示しな
いワークの形状データから加工プログラム３０を生成で
き、加工プログラム３０を生成作業を簡易にできるとと
もに、生成時間も短縮できる。

【００２８】なお、本発明は前記実施形態に限定される
ものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変
形、改良は、本発明に含まれるものである。たとえば、
前記実施形態では、元形状情報をＱコードから構成して
いたが、Ｐコード等の他のアドレスコードで構成しても
よく、このような場合も本発明に含まれる。また、アド
レスコードに続く数値において、前記実施形態では、直
線を「０」、曲線を「１」として表現したが、いずれの
数値で表現してもよい。要するに、加工プログラム３０
の元形状情報３２は、元形状１００の直線からなる部分
１００Ａと、曲線からなる部分１００Ｂとの区別ができ
るように表現されればよい。

【００２９】前記実施形態では、加工プログラム３０を
ＣＡＭで生成したが、必ずしもＣＡＭで生成する必要は
なく、他の方法で生成してもよい。前記実施形態では、
制御対象として工作機械を挙げたが、本発明に係る制御
対象がこれに限定されるものではなく、工業用ロボット
等であってもよい。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、工作機械や工業用ロボ
ット等の制御対象の動作精度を高めることができるでき
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るシステムの構成を示
す概略構成図である。

【図２】前記実施形態における加工プログラムの内容を
示す図である。

【図３】前記実施形態における曲線復元部で求められた
復元形状を示す図である。

【図４】前記実施形態における数値制御装置の動作を示
すフローチャートである。

【図５】元形状を示す図である。

【図６】指令形状を示す図である。

【図７】従来技術における問題点を説明するための図で
ある。

【符号の説明】

１０ 数値制御装置 １３ 曲線復元部 ２０ 制御対象である工作機械 ３０ 指令プログラムである加工プログラム ３０Ａ 指令ブロック ３１ 経路情報 ３２ 元形状情報 １００ 元形状 １１０ 移動軌跡である指令形状 １３０ 復元形状

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の指令プログラムを解読して制御対
   象に動作指令を出力する数値制御装置であって、 前記指令プログラムは、複数の指令ブロックを含んで構
   成され、 前記指令ブロックは、所定の移動軌跡の指令を示す経路
   情報を含むとともに、前記所定の移動軌跡の元形状の状
   態を示す元形状情報を含み、 前記経路情報および前記元形状情報から前記元形状を復
   元して、この復元形状に応じた動作指令を前記制御対象
   に出力することを特徴とする数値制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の数値制御装置におい
   て、前記経路情報は、前記移動軌跡が直線からなる指令
   を示す情報を含み、 前記元形状情報は、前記直線からなる移動軌跡の元形状
   が直線または曲線で表現されることを示す情報であるこ
   とを特徴とする数値制御装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の数値制御装置におい
   て、 前記元形状が曲線で表現されかつ前記直線からなる移動
   軌跡の情報のみを前記指令プログラムから抜き出すとと
   もに、前記直線からなる移動軌跡を曲線に復元する曲線
   復元部を備えていることを特徴とする数値制御装置。
4. 【請求項４】 請求項１ないし請求項３のいずれかに記
   載の数値制御装置において、 前記元形状情報は、モーダルデータであることを特徴と
   する数値制御装置。
5. 【請求項５】 請求項１ないし請求項４のいずれかに記
   載の数値制御装置において、 前記指令プログラムは、ＣＡＭで生成されていることを
   特徴とする数値制御装置。