JP2002366208A - 工作機械の自由曲線補間方法及び数値制御装置 - Google Patents
工作機械の自由曲線補間方法及び数値制御装置Info
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- JP2002366208A JP2002366208A JP2001177540A JP2001177540A JP2002366208A JP 2002366208 A JP2002366208 A JP 2002366208A JP 2001177540 A JP2001177540 A JP 2001177540A JP 2001177540 A JP2001177540 A JP 2001177540A JP 2002366208 A JP2002366208 A JP 2002366208A
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- interpolation
- work coordinate
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 工作機械の各機械軸に与えられた最大加速
度と最大速度に応じてワーク座標系上で速度制御し、補
間する。 【解決手段】工具とワークの相対位置・相対姿勢の経路
を表すワーク座標系自由曲線Ｐ（ｕ）と補間速度Ｆを含
む自由曲線補間指令を受けて自由曲線Ｐ（ｕ）を補間す
るとき、ワーク座標系上でワーク座標系補間点を求め、
ワーク座標系補間点を工作機械の機械軸位置へ変換して
出力し、工具とワークの相対位置・相対姿勢を制御す
る。
度と最大速度に応じてワーク座標系上で速度制御し、補
間する。 【解決手段】工具とワークの相対位置・相対姿勢の経路
を表すワーク座標系自由曲線Ｐ（ｕ）と補間速度Ｆを含
む自由曲線補間指令を受けて自由曲線Ｐ（ｕ）を補間す
るとき、ワーク座標系上でワーク座標系補間点を求め、
ワーク座標系補間点を工作機械の機械軸位置へ変換して
出力し、工具とワークの相対位置・相対姿勢を制御す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械や産業用
ロボットなどに使われる数値制御装置（ＣＮＣ）におけ
る自由曲線補間方法に関する。
ロボットなどに使われる数値制御装置（ＣＮＣ）におけ
る自由曲線補間方法に関する。
【０００２】
【従来技術】従来、５軸マシニングセンタのような多軸
工作機械で自由曲線補間を行うときは、一般的には図９
のようにＣＡＤ／ＣＡＭ９０と、ＣＡＭポストプロセッ
サ９１、ＣＮＣ９２からなる加工システムが用いられて
いる。このようなシステムでは、まず、ＣＡＤ／ＣＡＭ
９０によって、ワークを基準に設定されたワーク座標系
上で工具とワークの相対位置・相対姿勢によって表現さ
れたワーク座標系工具移動経路が生成される。一方、Ｃ
ＮＣ９２によって、工作機械の機械軸を基準に設定され
た機械座標系上で機械軸位置によって表現された機械座
標系工具移動経路を入力する。そして、ＣＡＤ／ＣＡＭ
９０とＣＮＣ９２の中間に位置するＣＡＭポストプロセ
ッサ９１が、ＣＡＤ／ＣＡＭ９０が出力したワーク座標
系工具移動経路を機械座標系工具移動経路へ座標変換す
る。この座標変換はワーク座標系座標値から機械座標系
座標値への非線形変換であり、各機械軸位置ごとに定義
される。そして、ＣＡＤ／ＣＡＭ９０が生成したワーク
座標系自由曲線を補間するときは、与えられた許容誤差
に従ってＣＡＭポストプロセッサ９１がワーク座標系自
由曲線上の微小点列を機械座標系微小点列に変換し、Ｃ
ＮＣ９２が機械座標系微小点列を自由曲線補間してい
た。
工作機械で自由曲線補間を行うときは、一般的には図９
のようにＣＡＤ／ＣＡＭ９０と、ＣＡＭポストプロセッ
サ９１、ＣＮＣ９２からなる加工システムが用いられて
いる。このようなシステムでは、まず、ＣＡＤ／ＣＡＭ
９０によって、ワークを基準に設定されたワーク座標系
上で工具とワークの相対位置・相対姿勢によって表現さ
れたワーク座標系工具移動経路が生成される。一方、Ｃ
ＮＣ９２によって、工作機械の機械軸を基準に設定され
た機械座標系上で機械軸位置によって表現された機械座
標系工具移動経路を入力する。そして、ＣＡＤ／ＣＡＭ
９０とＣＮＣ９２の中間に位置するＣＡＭポストプロセ
ッサ９１が、ＣＡＤ／ＣＡＭ９０が出力したワーク座標
系工具移動経路を機械座標系工具移動経路へ座標変換す
る。この座標変換はワーク座標系座標値から機械座標系
座標値への非線形変換であり、各機械軸位置ごとに定義
される。そして、ＣＡＤ／ＣＡＭ９０が生成したワーク
座標系自由曲線を補間するときは、与えられた許容誤差
に従ってＣＡＭポストプロセッサ９１がワーク座標系自
由曲線上の微小点列を機械座標系微小点列に変換し、Ｃ
ＮＣ９２が機械座標系微小点列を自由曲線補間してい
た。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが従来の方法で
は、ワーク座標系と機械座標系の関係が非線形性になっ
ているためＣＮＣ９２の補間した点が必ずしも元のワー
ク座標系の自由曲線上にはなく、軌跡誤差が生じるとい
う問題があった。具体的には、ワーク座標系上の２点ｐ
1、ｐ2で定義される線分を p(u)=up1+(1-u)p2 ; 0≦u≦1 とし、ワーク座標系座標値から機械座標系座標値への座
標変換をｆpとするとき、ｆpが非線形であるということ
は、 fp(p(u))=fp(up1+(1-u)p2)≠ufp(p1)+(1-u) fp(p2) となるようなu(0≦u≦1)が存在するということをいって
いる。すなわち、機械座標系上の２点fp(p1),fp(p2)で
定義される線分上の点 ufp(p1)+(1-u)fp(p2) ; 0≦u≦1 は必ずしもワーク座標系上の線分上の点を変換した点fp
(p(u))であるとは限らないということである。
は、ワーク座標系と機械座標系の関係が非線形性になっ
ているためＣＮＣ９２の補間した点が必ずしも元のワー
ク座標系の自由曲線上にはなく、軌跡誤差が生じるとい
う問題があった。具体的には、ワーク座標系上の２点ｐ
1、ｐ2で定義される線分を p(u)=up1+(1-u)p2 ; 0≦u≦1 とし、ワーク座標系座標値から機械座標系座標値への座
標変換をｆpとするとき、ｆpが非線形であるということ
は、 fp(p(u))=fp(up1+(1-u)p2)≠ufp(p1)+(1-u) fp(p2) となるようなu(0≦u≦1)が存在するということをいって
いる。すなわち、機械座標系上の２点fp(p1),fp(p2)で
定義される線分上の点 ufp(p1)+(1-u)fp(p2) ; 0≦u≦1 は必ずしもワーク座標系上の線分上の点を変換した点fp
(p(u))であるとは限らないということである。
【０００４】この軌跡誤差を小さくするためにＣＡＭポ
ストプロセッサ９１に与える許容誤差を小さくする方法
も考えられるが、この場合はＣＮＣ９２が入力する機械
座標系微小点列の間隔がさらに小さくなるとともに、点
列の数が増大するため、ＣＮＣ９２の処理能力を超えて
しまい、指令された補間速度を実現できず加工時間が長
くなってしまうという別の問題も発生していた。また、
ＣＡＭポストプロセッサ９１の出力を機械座標系微小点
列からＮＵＲＢＳ曲線などの機械座標系自由曲線に変換
して出力する方法も考えられるが、やはり上述したよう
にワーク座標系と機械座標系の関係に非線形性があるた
め、ワーク座標系自由曲線と機械座標系自由曲線の間に
はどうしても誤差が残るという問題があった。
ストプロセッサ９１に与える許容誤差を小さくする方法
も考えられるが、この場合はＣＮＣ９２が入力する機械
座標系微小点列の間隔がさらに小さくなるとともに、点
列の数が増大するため、ＣＮＣ９２の処理能力を超えて
しまい、指令された補間速度を実現できず加工時間が長
くなってしまうという別の問題も発生していた。また、
ＣＡＭポストプロセッサ９１の出力を機械座標系微小点
列からＮＵＲＢＳ曲線などの機械座標系自由曲線に変換
して出力する方法も考えられるが、やはり上述したよう
にワーク座標系と機械座標系の関係に非線形性があるた
め、ワーク座標系自由曲線と機械座標系自由曲線の間に
はどうしても誤差が残るという問題があった。
【０００５】図１０は工具とワークの相対位置・相対姿
勢の経路を表すワーク座標系自由曲線と補間速度から構
成される自由曲線補間指令を入力することができるＣＮ
Ｃを示しており、ＣＮＣ１００にＣＡＭポストプロセッ
サ９１を含ませた場合の構成例を示している。
勢の経路を表すワーク座標系自由曲線と補間速度から構
成される自由曲線補間指令を入力することができるＣＮ
Ｃを示しており、ＣＮＣ１００にＣＡＭポストプロセッ
サ９１を含ませた場合の構成例を示している。
【０００６】この図でＣＮＣ１００が自由曲線補間指令
を入力すると、機械軸位置ｐmを出力する。ＣＮＣ１０
０は、ＣＡＭポストプロセッサ９１と同じ機能で座標変
換処理を行う座標変換部１０１と、ＣＮＣ９２と同じ機
能で機械座標系位置・速度と各機械軸最大加速度と各機
械軸最大速度とから機械座標系で速度制御して補間点を
求める機械座標系加減速補間点計算部１０２とから構成
されている。しかし、このような形でＣＮＣに座標変換
処理を内蔵させた場合にも従来と同様の問題が発生す
る。すなわち、ワーク座標系で記述された自由曲線補間
指令を機械座標系指令値に座標変換してから機械座標系
指令値を補間する限りにおいては、上記のような問題が
発生するのである。
を入力すると、機械軸位置ｐmを出力する。ＣＮＣ１０
０は、ＣＡＭポストプロセッサ９１と同じ機能で座標変
換処理を行う座標変換部１０１と、ＣＮＣ９２と同じ機
能で機械座標系位置・速度と各機械軸最大加速度と各機
械軸最大速度とから機械座標系で速度制御して補間点を
求める機械座標系加減速補間点計算部１０２とから構成
されている。しかし、このような形でＣＮＣに座標変換
処理を内蔵させた場合にも従来と同様の問題が発生す
る。すなわち、ワーク座標系で記述された自由曲線補間
指令を機械座標系指令値に座標変換してから機械座標系
指令値を補間する限りにおいては、上記のような問題が
発生するのである。
【０００７】本発明はこの問題を解決するためになされ
たものであり、ＣＮＣがワーク座標系自由曲線を入力
し、工作機械の各機械軸に与えられた最大加速度と最大
速度、すなわち各機械軸最大加速度と各機械軸最大速度
に応じてワーク座標系上で速度制御し、補間する方法と
装置を提供することを目的とする。
たものであり、ＣＮＣがワーク座標系自由曲線を入力
し、工作機械の各機械軸に与えられた最大加速度と最大
速度、すなわち各機械軸最大加速度と各機械軸最大速度
に応じてワーク座標系上で速度制御し、補間する方法と
装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記間題を解決するた
め、請求項１記載の本発明は、工具とワークの相対位置
・相対姿勢の経路を表すワーク座標系自由曲線と補間速
度を含む自由曲線補間指令を受けて前記自由曲線を補間
し、前記工具と前記ワークの相対位置・相対姿勢を制御
する工作機械の数値制御装置において、前記ワーク座標
系上でワーク座標系補間点を求め、前記ワーク座標系補
間点を前記工作機械の機械軸位置へ変換して出力するこ
とを特徴とするものである。また、請求項２及び３に記
載の本発明は、前記ワーク座標系補間点を求めるとき
は、自由曲線補間指令を入力するとワーク座標系自由曲
線と補間速度、各機械軸最大加速度、各機械軸最大速度
からワーク座標系最大速度を求め、ワーク座標系自由曲
線と各機械軸最大加速度からワーク座標系最大加速度を
求め、ワーク座標系最大加速度とワーク座標系最大速度
から補間周期ごとに次補間速度を求め、この次補間速度
からワーク座標系補間点を求める、という手順で求める
ことを特徴とするものである。また、請求項４及び５に
記載の本発明は、前記ワーク座標系補間点を求めるとき
は、自由曲線補間指令を入力するとワーク座標系自由曲
線を部分曲線に分割し、各部分曲線のワーク座標系最大
速度とワーク座標系最大加速度を計算し、各部分曲線ご
とにワーク座標系最大加速度とワーク座標系最大速度か
ら補間周期ごとに次補間速度を求め、この次補間速度か
らワーク座標系補間点を求める、という手順で求めるこ
とを特徴とするものである。また、請求項６及び７に記
載の本発明は、前記ワーク座標系補間点を求めるとき
は、自由曲線補間指令を入力するとワーク座標系自由曲
線を部分曲線に分割し、各部分曲線について前記部分曲
線の経路に対応するパラメータを用いて最大パラメータ
速度と最大パラメータ加速度を計算し、各部分曲線ごと
に最大パラメータ速度と最大パラメータ加速度から補間
周期ごとに次パラメータ速度を求め、この次パラメータ
速度から次補間点パラメータ値とワーク座標系補間点を
求める、という手順で求めることを特徴とするものであ
る。このようになっているため、ＣＮＣがワーク座標系
の自由曲線を入力すると、工作機械の各機械軸に与えら
れた最大加速度と最大速度、すなわち各機械軸最大加速
度と各機械軸最大速度に応じてワーク座標系上で速度制
御し、補間することができるのである。
め、請求項１記載の本発明は、工具とワークの相対位置
・相対姿勢の経路を表すワーク座標系自由曲線と補間速
度を含む自由曲線補間指令を受けて前記自由曲線を補間
し、前記工具と前記ワークの相対位置・相対姿勢を制御
する工作機械の数値制御装置において、前記ワーク座標
系上でワーク座標系補間点を求め、前記ワーク座標系補
間点を前記工作機械の機械軸位置へ変換して出力するこ
とを特徴とするものである。また、請求項２及び３に記
載の本発明は、前記ワーク座標系補間点を求めるとき
は、自由曲線補間指令を入力するとワーク座標系自由曲
線と補間速度、各機械軸最大加速度、各機械軸最大速度
からワーク座標系最大速度を求め、ワーク座標系自由曲
線と各機械軸最大加速度からワーク座標系最大加速度を
求め、ワーク座標系最大加速度とワーク座標系最大速度
から補間周期ごとに次補間速度を求め、この次補間速度
からワーク座標系補間点を求める、という手順で求める
ことを特徴とするものである。また、請求項４及び５に
記載の本発明は、前記ワーク座標系補間点を求めるとき
は、自由曲線補間指令を入力するとワーク座標系自由曲
線を部分曲線に分割し、各部分曲線のワーク座標系最大
速度とワーク座標系最大加速度を計算し、各部分曲線ご
とにワーク座標系最大加速度とワーク座標系最大速度か
ら補間周期ごとに次補間速度を求め、この次補間速度か
らワーク座標系補間点を求める、という手順で求めるこ
とを特徴とするものである。また、請求項６及び７に記
載の本発明は、前記ワーク座標系補間点を求めるとき
は、自由曲線補間指令を入力するとワーク座標系自由曲
線を部分曲線に分割し、各部分曲線について前記部分曲
線の経路に対応するパラメータを用いて最大パラメータ
速度と最大パラメータ加速度を計算し、各部分曲線ごと
に最大パラメータ速度と最大パラメータ加速度から補間
周期ごとに次パラメータ速度を求め、この次パラメータ
速度から次補間点パラメータ値とワーク座標系補間点を
求める、という手順で求めることを特徴とするものであ
る。このようになっているため、ＣＮＣがワーク座標系
の自由曲線を入力すると、工作機械の各機械軸に与えら
れた最大加速度と最大速度、すなわち各機械軸最大加速
度と各機械軸最大速度に応じてワーク座標系上で速度制
御し、補間することができるのである。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図に基づいて説明する。図1は本発明の請求項１およ
び請求項２記載の方法を実施するためのモジュール構成
を示すブロック図であり、請求項３記載の構成を示すブ
ロック図でもある。図において数値制御装置１０が自由
曲線補間指令を入力すると、各機械軸最大加速度Ａと各
機械軸最大速度Ｖに基づいて加減速・補間処理を行な
い、補間周期ごとに機械軸位置ｐ mを出力する。自由曲
線補間指令には、パラメータｕで表されたワーク座標系
自由曲線Ｐ（ｕ）と、補間速度Ｆが記述されている。
て図に基づいて説明する。図1は本発明の請求項１およ
び請求項２記載の方法を実施するためのモジュール構成
を示すブロック図であり、請求項３記載の構成を示すブ
ロック図でもある。図において数値制御装置１０が自由
曲線補間指令を入力すると、各機械軸最大加速度Ａと各
機械軸最大速度Ｖに基づいて加減速・補間処理を行な
い、補間周期ごとに機械軸位置ｐ mを出力する。自由曲
線補間指令には、パラメータｕで表されたワーク座標系
自由曲線Ｐ（ｕ）と、補間速度Ｆが記述されている。
【００１０】ワーク座標系自由曲線Ｐ（ｕ）はワークに
対する工具の相対位置・相対姿勢の自由曲線経路が表現
されており、図７に非回転工具のワーク座標系における
相対位置・相対姿勢の１表現例を示している。工具相対
位置はワーク７２に設定されたワーク座標系７１の原点
から見た工具７４の工具先端位置７３、相対姿勢は工具
軸ベクトルａ、工具刃先ベクトルｂにより表される。こ
の表現によればＰ（ｕ）は、工具相対位置（Ｐ
x（ｕ），Ｐy（ｕ），Ｐz（ｕ））、工具軸ベクトル
（Ｐi（ｕ），Ｐj（ｕ），Ｐk（ｕ））、工具刃先ベク
トル（Ｐl（ｕ），Ｐm（ｕ），Ｐn（ｕ））を用いて P(u)=(Px(u),Py(u),Pz(u),Pi(u),Pj(u),Pk(u),Pl(u),Pm
(u),Pn(u)) と表すことができる。ここで補間速度Ｆとはワーク座標
系における工具相対位置速度のことである。
対する工具の相対位置・相対姿勢の自由曲線経路が表現
されており、図７に非回転工具のワーク座標系における
相対位置・相対姿勢の１表現例を示している。工具相対
位置はワーク７２に設定されたワーク座標系７１の原点
から見た工具７４の工具先端位置７３、相対姿勢は工具
軸ベクトルａ、工具刃先ベクトルｂにより表される。こ
の表現によればＰ（ｕ）は、工具相対位置（Ｐ
x（ｕ），Ｐy（ｕ），Ｐz（ｕ））、工具軸ベクトル
（Ｐi（ｕ），Ｐj（ｕ），Ｐk（ｕ））、工具刃先ベク
トル（Ｐl（ｕ），Ｐm（ｕ），Ｐn（ｕ））を用いて P(u)=(Px(u),Py(u),Pz(u),Pi(u),Pj(u),Pk(u),Pl(u),Pm
(u),Pn(u)) と表すことができる。ここで補間速度Ｆとはワーク座標
系における工具相対位置速度のことである。
【００１１】ワーク座標系最大速度計算部１１は、ワー
ク座標系自由曲線Ｐ（ｕ）と補間速度Ｆ、各機械軸最大
加速度Ａ、各機械軸最大速度Ｖから次のようにしてワー
ク座標系最大速度Ｖｍａｘを求める。すなわち、補間速
度Ｆによる最大パラメータ速度をＵ’F、各機械軸最大
加速度Ａから求められる最大パラメータ速度をＵ’A、
各機械軸最大速度Ｖによる最大パラメータ速度をＵ’V
とし、さらにワーク座標系自由曲線Ｐ（ｕ）が座標変換
により機械座標系自由曲線 θ(u)=(θX(u),θY(u),θZ(u),θA(u),θB(u),θC(u)) へ変換されたとする。ここでＸ、Ｙ、Ｚ、Ａ、Ｂ、Ｃは
工作機械の機械軸を表し、曲線パラメータｕはワーク座
標系自由曲線のものと共通である。Ｕ’Fはワーク座標
系自由曲線Ｐ（ｕ）の工具位置成分（ＰX（ｕ）,Ｐ
Y（ｕ）,ＰZ（ｕ））とその補間速度Ｆとの関係から
ク座標系自由曲線Ｐ（ｕ）と補間速度Ｆ、各機械軸最大
加速度Ａ、各機械軸最大速度Ｖから次のようにしてワー
ク座標系最大速度Ｖｍａｘを求める。すなわち、補間速
度Ｆによる最大パラメータ速度をＵ’F、各機械軸最大
加速度Ａから求められる最大パラメータ速度をＵ’A、
各機械軸最大速度Ｖによる最大パラメータ速度をＵ’V
とし、さらにワーク座標系自由曲線Ｐ（ｕ）が座標変換
により機械座標系自由曲線 θ(u)=(θX(u),θY(u),θZ(u),θA(u),θB(u),θC(u)) へ変換されたとする。ここでＸ、Ｙ、Ｚ、Ａ、Ｂ、Ｃは
工作機械の機械軸を表し、曲線パラメータｕはワーク座
標系自由曲線のものと共通である。Ｕ’Fはワーク座標
系自由曲線Ｐ（ｕ）の工具位置成分（ＰX（ｕ）,Ｐ
Y（ｕ）,ＰZ（ｕ））とその補間速度Ｆとの関係から
【００１２】
【数１】
【００１３】と定義される。Ｕ’Vは機械座標系自由曲
線θ（ｕ）の変化量と各機械軸最大加速度Ｖ＝（Ｖi）
[ｉ＝Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ａ，Ｂ，Ｃ]との関係から
線θ（ｕ）の変化量と各機械軸最大加速度Ｖ＝（Ｖi）
[ｉ＝Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ａ，Ｂ，Ｃ]との関係から
【００１４】
【数２】
【００１５】と定義される。Ｕ’Aに関しては、θ
（ｕ）を時間ｔで2階微分すると次の（１）式が成り立
つ。 d2θ/dt2=d2u/dt2・dθ/du+(du/dt)2・d2θ/du2 ‥‥（１） ここで、ワーク座標系自由曲線Ｐ（ｕ）上をパラメータ
速度一定、つまりdu/dt≡constで補間する場合は、d2u/
dt2≡0となるから、式（１）より d2θ/dt2=(du/dt)2・d2θ/du2 となり、
（ｕ）を時間ｔで2階微分すると次の（１）式が成り立
つ。 d2θ/dt2=d2u/dt2・dθ/du+(du/dt)2・d2θ/du2 ‥‥（１） ここで、ワーク座標系自由曲線Ｐ（ｕ）上をパラメータ
速度一定、つまりdu/dt≡constで補間する場合は、d2u/
dt2≡0となるから、式（１）より d2θ/dt2=(du/dt)2・d2θ/du2 となり、
【００１６】
【数３】
【００１７】と定義される。そしてＰ（ｕ）の最大パラ
メータ速度Ｕ’ｍａｘが U'max=min[U'F,U'A,U'V] によって求められる。最後に、Ｐ（ｕ）の最大パラメー
タ速度Ｕ’ｍａｘを次の式によりワーク座標系最大速度
Ｖｍａｘへ変換する。
メータ速度Ｕ’ｍａｘが U'max=min[U'F,U'A,U'V] によって求められる。最後に、Ｐ（ｕ）の最大パラメー
タ速度Ｕ’ｍａｘを次の式によりワーク座標系最大速度
Ｖｍａｘへ変換する。
【００１８】
【数４】
【００１９】ワーク座標系最大加速度計算部１２は、ワ
ーク座標系自由曲線Ｐ（ｕ）と各機械軸最大加速度Ａと
から以下のようにしてワーク座標系最大加速度Ａｍａｘ
を求める。まずθ（ｕ）の曲線長ｌとｕとの間に線形な
関係、つまりある定数ａ，ｂを用いてl=au+bの関係にあ
る場合、dθ/du＝const、すなわちdθ/du⊥d2θ/du2と
なる。つまり式（１）式からd2u/dt2・dθ/duは加速度
の接線成分、(du/dt)2θ・d2θ/du2は加速度の法線成分
となる。なお、線形な関係にない場合は請求項３、４に
関して後述するように、線形な関係に近似できる程度に
部分曲線に分割して各部分曲線に対して適用される。従
って、曲線長ｌとｕとが線形な関係であるとみなした場
合、最大パラメータ加速度Ｕ’’ｍａｘは
ーク座標系自由曲線Ｐ（ｕ）と各機械軸最大加速度Ａと
から以下のようにしてワーク座標系最大加速度Ａｍａｘ
を求める。まずθ（ｕ）の曲線長ｌとｕとの間に線形な
関係、つまりある定数ａ，ｂを用いてl=au+bの関係にあ
る場合、dθ/du＝const、すなわちdθ/du⊥d2θ/du2と
なる。つまり式（１）式からd2u/dt2・dθ/duは加速度
の接線成分、(du/dt)2θ・d2θ/du2は加速度の法線成分
となる。なお、線形な関係にない場合は請求項３、４に
関して後述するように、線形な関係に近似できる程度に
部分曲線に分割して各部分曲線に対して適用される。従
って、曲線長ｌとｕとが線形な関係であるとみなした場
合、最大パラメータ加速度Ｕ’’ｍａｘは
【００２０】
【数５】
【００２１】となる。ただし、Ｕ’’ｍａｘはパラメー
タ速度ゼロ（ｄｕ／ｄｔ＝０）からの加減速能力を意味
している。そして、最大パラメータ加速度Ｕ’’ｍａｘ
は次の式によりワーク座標系最大加速度Ａｍａｘへ変換
される。
タ速度ゼロ（ｄｕ／ｄｔ＝０）からの加減速能力を意味
している。そして、最大パラメータ加速度Ｕ’’ｍａｘ
は次の式によりワーク座標系最大加速度Ａｍａｘへ変換
される。
【００２２】
【数６】
【００２３】ワーク座標系加減速・補間処理部１３は、
ワーク座標系最大加速度Ａｍａｘとワーク座標系最大速
度Ｖｍａｘとから補間周期Ｔごとに次補間速度ｖを求
め、この次補間速度ｖを次の式によって曲線パラメータ
増分値Δｕへ変換する。
ワーク座標系最大加速度Ａｍａｘとワーク座標系最大速
度Ｖｍａｘとから補間周期Ｔごとに次補間速度ｖを求
め、この次補間速度ｖを次の式によって曲線パラメータ
増分値Δｕへ変換する。
【００２４】
【数７】
【００２５】この曲線パラメータ増分値Δｕと現在パラ
メータ位置ｕnから式ｕn+1＝ｕn＋Δｕによって次補間
点パラメータ値ｕn+1を求め、ワーク座標系次補間点ｐw
＝Ｐ（ｕn+1）とする。このようにして求められたワー
ク座標系次補間点ｐwは座標変換部１４によって機械軸
位置ｐmへと変換され、出力される。
メータ位置ｕnから式ｕn+1＝ｕn＋Δｕによって次補間
点パラメータ値ｕn+1を求め、ワーク座標系次補間点ｐw
＝Ｐ（ｕn+1）とする。このようにして求められたワー
ク座標系次補間点ｐwは座標変換部１４によって機械軸
位置ｐmへと変換され、出力される。
【００２６】上記の処理手順をフローチャートにしたの
が図４であり、順を追って説明する。 （Ｓ４１）まず数値制御装置１０がワーク座標系自由曲
線Ｐ（ｕ）と補間速度Ｆを含む自由曲線補間指令を入力
すると、（Ｓ４２）ワーク座標系最大速度計算部１１が
ワーク座標系自由曲線Ｐ（ｕ）と補間速度Ｆ、各機械軸
最大加速度Ａ、各機械軸最大速度Ｖからワーク座標系最
大速度Ｖｍａｘを求め、（Ｓ４３）ワーク座標系最大加
速度計算部１２がワーク座標系自由曲線Ｐ（ｕ）と各機
械軸最大加速度Ａからワーク座標系最大加速度Ａｍａｘ
を求め、（Ｓ４４）ワーク座標系加減速・補間処理部１
３がワーク座標系最大加速度Ａｍａｘとワーク座標系最
大速度Ｖｍａｘから補間周期Ｔごとに次補間速度ｖを求
め、（Ｓ４５）この次補間速度ｖから曲線パラメータ増
分値Δｕと次補間点パラメータ値ｕn+1、ワーク座標系
補間点ｐw＝Ｐ（ｕn+1）を求め、（Ｓ４６）座標変換部
１４がワーク座標系補間点ｐwを機械軸位置ｐmに変換
し、て出力する。
が図４であり、順を追って説明する。 （Ｓ４１）まず数値制御装置１０がワーク座標系自由曲
線Ｐ（ｕ）と補間速度Ｆを含む自由曲線補間指令を入力
すると、（Ｓ４２）ワーク座標系最大速度計算部１１が
ワーク座標系自由曲線Ｐ（ｕ）と補間速度Ｆ、各機械軸
最大加速度Ａ、各機械軸最大速度Ｖからワーク座標系最
大速度Ｖｍａｘを求め、（Ｓ４３）ワーク座標系最大加
速度計算部１２がワーク座標系自由曲線Ｐ（ｕ）と各機
械軸最大加速度Ａからワーク座標系最大加速度Ａｍａｘ
を求め、（Ｓ４４）ワーク座標系加減速・補間処理部１
３がワーク座標系最大加速度Ａｍａｘとワーク座標系最
大速度Ｖｍａｘから補間周期Ｔごとに次補間速度ｖを求
め、（Ｓ４５）この次補間速度ｖから曲線パラメータ増
分値Δｕと次補間点パラメータ値ｕn+1、ワーク座標系
補間点ｐw＝Ｐ（ｕn+1）を求め、（Ｓ４６）座標変換部
１４がワーク座標系補間点ｐwを機械軸位置ｐmに変換
し、て出力する。
【００２７】図２は本発明の請求項４の方法を実施する
ためのモジュール構成を示すブロック図であり、請求項
５記載の数値制御装置の構成を示すブロック図でもあ
る。図において数値制御装置２０が自由曲線補間指令を
入力すると、各機械軸最大加速度Ａと各機械軸最大速度
Ｖに基づいて加減速・補間処理を行ない、補間周期ごと
に機械軸位置ｐmを出力する。自由曲線補間指令にはワ
ーク座標系自由曲線Ｐ（ｕ）と補間速度Ｆが記述されて
おり、図１に記述されているものと同じものである。曲
線分割部２５はワーク座標系自由曲線Ｐ（ｕ）を機械座
標系における曲がり具合に応じて分割する。
ためのモジュール構成を示すブロック図であり、請求項
５記載の数値制御装置の構成を示すブロック図でもあ
る。図において数値制御装置２０が自由曲線補間指令を
入力すると、各機械軸最大加速度Ａと各機械軸最大速度
Ｖに基づいて加減速・補間処理を行ない、補間周期ごと
に機械軸位置ｐmを出力する。自由曲線補間指令にはワ
ーク座標系自由曲線Ｐ（ｕ）と補間速度Ｆが記述されて
おり、図１に記述されているものと同じものである。曲
線分割部２５はワーク座標系自由曲線Ｐ（ｕ）を機械座
標系における曲がり具合に応じて分割する。
【００２８】この様子を示したものが図８である。すな
わち、ワーク座標系自由曲線Ｐ（ｕ）が同じｕでパラメ
ータ付けられた機械座標系自由曲線θ（ｕ） θ(u)=(θX(u),θY(u),θZ(u),θA(u),θB(u),θC(u)) へ変換されたとする。このとき、始点Ｐ（ｕS）、中間
点Ｐ（ｕM）、終点Ｐ（ｕ E）はそれぞれθ（ｕ）の始点
θ（ｕS）、中間点θ（ｕM）、終点θ（ｕE）へ変換さ
れる。ここでｕM＝（ｕS+ｕE）／２とする。そして、θ
（ｕS）における接線ベクトルｄθ（ｕS）／ｄｕ、θ
（ｕE）における接線ベクトルｄθ（ｕE）／ｄｕのなす
角度αがあらかじめ与えられた閾値より大きい場合は、
Ｐ（ｕM）でＰ（ｕ）を２分割し、２つの部分曲線をＰ1
（ｕ）（ｕS≦ｕ≦ｕM）、Ｐ2（ｕ）（ｕM≦ｕ≦ｕE）
とする。この場合の閾値は各部分曲線において、図１の
実施例で述べたように、部分曲線Ｐ1（ｕ）（ｕS≦ｕ≦
ｕM）、Ｐ2（ｕ）（ｕM≦ｕ≦ｕE）に対応するそれぞれ
の機械座標系部分曲線θ1（ｕ）（ｕS≦ｕ≦ｕM）、θ 2
（ｕ）（ｕM≦ｕ≦ｕE）の曲線長ｌとｕが線形な関係に
近似できる程度に十分小さな値とする。一方、角度αが
閾値以下の場合であっても、図８（ｂ）のように大きく
曲がっている可能性があるので、まずｄθ（ｕS）／ｄ
ｕとθ（ｕM）における接線ベクトルｄθ（ｕM）／ｄｕ
とのなす角度が閾値以下かどうかを判定する。以下同様
にして、Ｐ（ｕ）を閾値に従って分割し、部分曲線Ｐk
（ｕ）（ｕk-1≦ｕ≦ｕk）を作成する。このようにし
て、各部分曲線Ｐk（ｕ）（ｕk-1≦ｕ≦ｕk）に対応す
る各機械座標系部分曲線θk（ｕ）において曲線長ｌと
ｕとが線形に近似できる。
わち、ワーク座標系自由曲線Ｐ（ｕ）が同じｕでパラメ
ータ付けられた機械座標系自由曲線θ（ｕ） θ(u)=(θX(u),θY(u),θZ(u),θA(u),θB(u),θC(u)) へ変換されたとする。このとき、始点Ｐ（ｕS）、中間
点Ｐ（ｕM）、終点Ｐ（ｕ E）はそれぞれθ（ｕ）の始点
θ（ｕS）、中間点θ（ｕM）、終点θ（ｕE）へ変換さ
れる。ここでｕM＝（ｕS+ｕE）／２とする。そして、θ
（ｕS）における接線ベクトルｄθ（ｕS）／ｄｕ、θ
（ｕE）における接線ベクトルｄθ（ｕE）／ｄｕのなす
角度αがあらかじめ与えられた閾値より大きい場合は、
Ｐ（ｕM）でＰ（ｕ）を２分割し、２つの部分曲線をＰ1
（ｕ）（ｕS≦ｕ≦ｕM）、Ｐ2（ｕ）（ｕM≦ｕ≦ｕE）
とする。この場合の閾値は各部分曲線において、図１の
実施例で述べたように、部分曲線Ｐ1（ｕ）（ｕS≦ｕ≦
ｕM）、Ｐ2（ｕ）（ｕM≦ｕ≦ｕE）に対応するそれぞれ
の機械座標系部分曲線θ1（ｕ）（ｕS≦ｕ≦ｕM）、θ 2
（ｕ）（ｕM≦ｕ≦ｕE）の曲線長ｌとｕが線形な関係に
近似できる程度に十分小さな値とする。一方、角度αが
閾値以下の場合であっても、図８（ｂ）のように大きく
曲がっている可能性があるので、まずｄθ（ｕS）／ｄ
ｕとθ（ｕM）における接線ベクトルｄθ（ｕM）／ｄｕ
とのなす角度が閾値以下かどうかを判定する。以下同様
にして、Ｐ（ｕ）を閾値に従って分割し、部分曲線Ｐk
（ｕ）（ｕk-1≦ｕ≦ｕk）を作成する。このようにし
て、各部分曲線Ｐk（ｕ）（ｕk-1≦ｕ≦ｕk）に対応す
る各機械座標系部分曲線θk（ｕ）において曲線長ｌと
ｕとが線形に近似できる。
【００２９】ワーク座標系最大速度計算部２１は、図１
のワーク座標系自由曲線Ｐ（ｕ）を各ワーク座標系部分
曲線Ｐk（ｕ）（ｕk-1≦ｕ≦ｕk）に置き換えた以外は
すべてワーク座標系最大速度計算部１１と同様であり、
Ｐk（ｕ）と補間速度Ｆ、各機械軸最大加速度Ａ、各機
械軸最大速度ＶからＰk（ｕ）ごとにワーク座標系最大
速度Ｖｍａｘ[ｋ]を求める。ワーク座標系最大加速度計
算部２２も同様に、図１のワーク座標系自由曲線Ｐ
（ｕ）を各ワーク座標系部分曲線Ｐk（ｕ）に置き換え
た以外はすべてワーク座標系最大加速度計算部１２と同
様であり、Ｐk（ｕ）と各機械軸最大速度ＶからＰ
k（ｕ）ごとにワーク座標系最大加速度Ａｍａｘ[ｋ]を
求める。特に各部分曲線Ｐk（ｕ）（ｕk-1≦ｕ≦ｕk）
に対応する各機械座標系部分曲線θk（ｕ）において曲
線長ｌとｕとが線形に近似できるので、図１で説明した
ワーク座標系最大加速度計算部１２のアルゴリズムがそ
のまま適用可能である。
のワーク座標系自由曲線Ｐ（ｕ）を各ワーク座標系部分
曲線Ｐk（ｕ）（ｕk-1≦ｕ≦ｕk）に置き換えた以外は
すべてワーク座標系最大速度計算部１１と同様であり、
Ｐk（ｕ）と補間速度Ｆ、各機械軸最大加速度Ａ、各機
械軸最大速度ＶからＰk（ｕ）ごとにワーク座標系最大
速度Ｖｍａｘ[ｋ]を求める。ワーク座標系最大加速度計
算部２２も同様に、図１のワーク座標系自由曲線Ｐ
（ｕ）を各ワーク座標系部分曲線Ｐk（ｕ）に置き換え
た以外はすべてワーク座標系最大加速度計算部１２と同
様であり、Ｐk（ｕ）と各機械軸最大速度ＶからＰ
k（ｕ）ごとにワーク座標系最大加速度Ａｍａｘ[ｋ]を
求める。特に各部分曲線Ｐk（ｕ）（ｕk-1≦ｕ≦ｕk）
に対応する各機械座標系部分曲線θk（ｕ）において曲
線長ｌとｕとが線形に近似できるので、図１で説明した
ワーク座標系最大加速度計算部１２のアルゴリズムがそ
のまま適用可能である。
【００３０】ワーク座標系加減速・補間処理部２３も同
様に、図１のワーク座標系自由曲線Ｐ（ｕ）、ワーク座
標系最大加速度Ａｍａｘ、ワーク座標系最大速度Ｖｍａ
ｘをそれぞれＰk（ｕ）、Ａｍａｘ[ｋ]、Ｖｍａｘ[ｋ]
に置き換えた以外はすべてワーク座標系加減速・補間処
理部１３と同様であり、Ｐk（ｕ）ごとにＡｍａｘ[ｋ]
とＶｍａｘ[ｋ]から補間周期Ｔごとにワーク座標系補間
点ｐw＝Ｐ（ｕn+1）を出力する。座標変換部２４は図１
の座標変換部１４と全く同じ処理を行ない、ｐw＝Ｐ
（ｕn+1）を機械軸位置ｐmに変換して出力する。
様に、図１のワーク座標系自由曲線Ｐ（ｕ）、ワーク座
標系最大加速度Ａｍａｘ、ワーク座標系最大速度Ｖｍａ
ｘをそれぞれＰk（ｕ）、Ａｍａｘ[ｋ]、Ｖｍａｘ[ｋ]
に置き換えた以外はすべてワーク座標系加減速・補間処
理部１３と同様であり、Ｐk（ｕ）ごとにＡｍａｘ[ｋ]
とＶｍａｘ[ｋ]から補間周期Ｔごとにワーク座標系補間
点ｐw＝Ｐ（ｕn+1）を出力する。座標変換部２４は図１
の座標変換部１４と全く同じ処理を行ない、ｐw＝Ｐ
（ｕn+1）を機械軸位置ｐmに変換して出力する。
【００３１】上記の処理手順をフローチャートにしたの
が図５であり、順を追って説明する。 （Ｓ５１）まず数値制御装置２０がワーク座標系自由曲
線Ｐ（ｕ）と補間速度Ｆを含む自由曲線補間指令を入力
すると、（Ｓ５２）曲線分割部２５がワーク座標系自由
曲線Ｐ（ｕ）を部分曲線Ｐk（ｕ）（ｕk-1≦ｕ≦ｕk）
に分割し、（Ｓ５３）各部分曲線Ｐk（ｕ）について加
減速未設定であれば（Ｓ５４）へ進み、そうでなければ
（Ｓ５６）へジャンプする。（Ｓ５４）ワーク座標系最
大速度計算部２１がワーク座標系最大速度Ｖｍａｘ
［ｋ］を計算し、（Ｓ５５）ワーク座標系最大加速度計
算部２２がワーク座標系最大加速度Ａｍａｘ［ｋ］を計
算して、（Ｓ５３）に戻る。（Ｓ５６）ワーク座標系加
減速・補間処理部２３が各部分曲線Ｐk（ｕ）について
ワーク座標系最大加速度Ａｍａｘ［ｋ］とワーク座標系
最大速度Ｖｍａｘ［ｋ］から補間周期Ｔごとに次補間速
度ｖを求め、（Ｓ５７）この次補間速度ｖから曲線パラ
メータ増分値Δｕと次補間点パラメータ値ｕk+1、ワー
ク座標系補間点Ｐw＝Ｐ（ｕk+1）を求め、（Ｓ５８）座
標変換部２４がワーク座標系補間点Ｐwを機械軸位置ｐm
に変換して出力する。
が図５であり、順を追って説明する。 （Ｓ５１）まず数値制御装置２０がワーク座標系自由曲
線Ｐ（ｕ）と補間速度Ｆを含む自由曲線補間指令を入力
すると、（Ｓ５２）曲線分割部２５がワーク座標系自由
曲線Ｐ（ｕ）を部分曲線Ｐk（ｕ）（ｕk-1≦ｕ≦ｕk）
に分割し、（Ｓ５３）各部分曲線Ｐk（ｕ）について加
減速未設定であれば（Ｓ５４）へ進み、そうでなければ
（Ｓ５６）へジャンプする。（Ｓ５４）ワーク座標系最
大速度計算部２１がワーク座標系最大速度Ｖｍａｘ
［ｋ］を計算し、（Ｓ５５）ワーク座標系最大加速度計
算部２２がワーク座標系最大加速度Ａｍａｘ［ｋ］を計
算して、（Ｓ５３）に戻る。（Ｓ５６）ワーク座標系加
減速・補間処理部２３が各部分曲線Ｐk（ｕ）について
ワーク座標系最大加速度Ａｍａｘ［ｋ］とワーク座標系
最大速度Ｖｍａｘ［ｋ］から補間周期Ｔごとに次補間速
度ｖを求め、（Ｓ５７）この次補間速度ｖから曲線パラ
メータ増分値Δｕと次補間点パラメータ値ｕk+1、ワー
ク座標系補間点Ｐw＝Ｐ（ｕk+1）を求め、（Ｓ５８）座
標変換部２４がワーク座標系補間点Ｐwを機械軸位置ｐm
に変換して出力する。
【００３２】図３は本発明の請求項６の方法を実施する
ためのモジュール構成を示すブロック図であり、請求項
７記載の数値制御装置の構成を示すブロック図でもあ
る。図において数値制御装置３０が自由曲線補間指令を
入力すると、各機械軸最大加速度Ａと各機械軸最大速度
Ｖに基づいて加減速・補間処理を行ない、補間周期ごと
の機械軸位置ｐmを出力する。自由曲線補間指令と曲線
分割部３５、座標変換部３４、機械軸位置ｐmはそれぞ
れ図２の自由曲線補間指令、曲線分割部２５、座標変換
部２４、機械軸位置ｐmと同じである。最大パラメータ
速度計算部３１は、図２のワーク座標系最大速度計算部
２１と同様に、各ワーク座標系部分曲線Ｐ k（ｕ）（ｕ
k-1≦ｕ≦ｕk）ごとに、図１で説明した最大パラメータ
速度Ｕ’ｍａｘ［ｋ］ U'max[k]=min[U'F,U'A,U'V] を直接出力するようにしたものである。ワーク座標系最
大加速度計算部３２も同様に、図２のワーク座標系最大
加速度計算部３２がＰk（ｕ）ごとに、図１で説明した
最大パラメータ加速度Ｕ’’ｍａｘ[ｋ]
ためのモジュール構成を示すブロック図であり、請求項
７記載の数値制御装置の構成を示すブロック図でもあ
る。図において数値制御装置３０が自由曲線補間指令を
入力すると、各機械軸最大加速度Ａと各機械軸最大速度
Ｖに基づいて加減速・補間処理を行ない、補間周期ごと
の機械軸位置ｐmを出力する。自由曲線補間指令と曲線
分割部３５、座標変換部３４、機械軸位置ｐmはそれぞ
れ図２の自由曲線補間指令、曲線分割部２５、座標変換
部２４、機械軸位置ｐmと同じである。最大パラメータ
速度計算部３１は、図２のワーク座標系最大速度計算部
２１と同様に、各ワーク座標系部分曲線Ｐ k（ｕ）（ｕ
k-1≦ｕ≦ｕk）ごとに、図１で説明した最大パラメータ
速度Ｕ’ｍａｘ［ｋ］ U'max[k]=min[U'F,U'A,U'V] を直接出力するようにしたものである。ワーク座標系最
大加速度計算部３２も同様に、図２のワーク座標系最大
加速度計算部３２がＰk（ｕ）ごとに、図１で説明した
最大パラメータ加速度Ｕ’’ｍａｘ[ｋ]
【００３３】
【数８】
【００３４】を直接出力するようにしたものである。パ
ラメータ加減速・補間処理部３３は最大パラメータ速度
Ｕ’ｍａｘ[ｋ]と最大パラメータ加速度Ｕ’’ｍａｘ
[ｋ]、補間周期Ｔから直接曲線パラメータ速度ｕ’＝ｄ
ｕ／ｄｔを生成するものである。すなわち、停止時のパ
ラメータ速度はｕ’＝０であり、現在パラメータ速度を
ｕ’nとした時の次パラメータ速度ｕ’n+1を 加速時：u'n+1=u'n+U'max[k]*T 等速時：u'n+1=u'n 減速時：u'n+1=u'n-U'max[k]*T ただし、u'n+1≦Umax[k] とするように速度制御する。そして、現在パラメータ位
置をｕnとした時、次パラメータ位置ｕn+1を un+1=un+u'n+1T として決定し、ワーク座標系補間点ｐw＝Ｐ（ｕn+1）を
出力する。
ラメータ加減速・補間処理部３３は最大パラメータ速度
Ｕ’ｍａｘ[ｋ]と最大パラメータ加速度Ｕ’’ｍａｘ
[ｋ]、補間周期Ｔから直接曲線パラメータ速度ｕ’＝ｄ
ｕ／ｄｔを生成するものである。すなわち、停止時のパ
ラメータ速度はｕ’＝０であり、現在パラメータ速度を
ｕ’nとした時の次パラメータ速度ｕ’n+1を 加速時：u'n+1=u'n+U'max[k]*T 等速時：u'n+1=u'n 減速時：u'n+1=u'n-U'max[k]*T ただし、u'n+1≦Umax[k] とするように速度制御する。そして、現在パラメータ位
置をｕnとした時、次パラメータ位置ｕn+1を un+1=un+u'n+1T として決定し、ワーク座標系補間点ｐw＝Ｐ（ｕn+1）を
出力する。
【００３５】上記の処理手順をフローチャートにしたの
が図６であり、順を追って説明する。 （Ｓ６１）まず数値制御装置３０がワーク座標系自由曲
線Ｐ（ｕ）と補間速度Ｆを含む自由曲線補間指令を入力
すると、（Ｓ６２）曲線分割部３５がワーク座標系自由
曲線Ｐ（ｕ）を部分曲線Ｐk（ｕ）（ｕk-1≦ｕ≦ｕk）
に分割する。（Ｓ６３）各部分曲線Ｐk（ｕ）について
加減速未設定であれば（Ｓ６４）へ進み、そうでなけれ
ば（Ｓ６６）へジャンプする。（Ｓ６４）最大パラメー
タ速度計算部３１が最大パラメータ速度Ｕ’ｍａｘ[ｋ]
を計算し、（Ｓ６５）最大パラメータ加速度計算部３３
が最大パラメータ加速度Ｕ’’ｍａｘ[ｋ]を計算して
（Ｓ６３）へ戻る。（Ｓ６６）パラメータ加減速・補間
処理部３３が各部分曲線Ｐk（ｕ）について最大パラメ
ータ速度Ｕ’ｍａｘ[ｋ]と最大パラメータ加速度Ｕ’’
ｍａｘ[ｋ]から補間周期Ｔごとに次パラメータ速度ｕ’
を求め、（Ｓ６７）この次パラメータ速度ｕ’から次補
間点パラメータ値ｕn+1、ワーク座標系補間点ｐw＝Ｐ
（ｕn+1）を求め、（Ｓ６８）座標変換部３４がワーク
座標系補間点ｐwを機械軸位置ｐmに変換して出力する。
が図６であり、順を追って説明する。 （Ｓ６１）まず数値制御装置３０がワーク座標系自由曲
線Ｐ（ｕ）と補間速度Ｆを含む自由曲線補間指令を入力
すると、（Ｓ６２）曲線分割部３５がワーク座標系自由
曲線Ｐ（ｕ）を部分曲線Ｐk（ｕ）（ｕk-1≦ｕ≦ｕk）
に分割する。（Ｓ６３）各部分曲線Ｐk（ｕ）について
加減速未設定であれば（Ｓ６４）へ進み、そうでなけれ
ば（Ｓ６６）へジャンプする。（Ｓ６４）最大パラメー
タ速度計算部３１が最大パラメータ速度Ｕ’ｍａｘ[ｋ]
を計算し、（Ｓ６５）最大パラメータ加速度計算部３３
が最大パラメータ加速度Ｕ’’ｍａｘ[ｋ]を計算して
（Ｓ６３）へ戻る。（Ｓ６６）パラメータ加減速・補間
処理部３３が各部分曲線Ｐk（ｕ）について最大パラメ
ータ速度Ｕ’ｍａｘ[ｋ]と最大パラメータ加速度Ｕ’’
ｍａｘ[ｋ]から補間周期Ｔごとに次パラメータ速度ｕ’
を求め、（Ｓ６７）この次パラメータ速度ｕ’から次補
間点パラメータ値ｕn+1、ワーク座標系補間点ｐw＝Ｐ
（ｕn+1）を求め、（Ｓ６８）座標変換部３４がワーク
座標系補間点ｐwを機械軸位置ｐmに変換して出力する。
【００３６】
【発明の効果】以上述べたように、請求項１に記載の発
明によれば、工具とワークの相対位置・相対姿勢の経路
を表すワーク座標系自由曲線と補間速度を含む自由曲線
補間指令を受けて前記自由曲線を補間し、前記工具と前
記ワークの相対位置・相対姿勢を制御する工作機械の数
値制御装置において、前記ワーク座標系上でワーク座標
系補間点を求め、前記ワーク座標系補間点を前記工作機
械の機械軸位置へ変換して出力しているため、数値制御
装置の出力する補間点は必ずワーク座標系自由曲線上の
点に対応しており、高精度なワーク座標系自由曲線補間
が可能になるという効果がある。また、請求項２及び３
に記載の発明によれば、ワーク座標系補間点を求めると
きは、自由曲線補間指令を入力すると、ワーク座標系自
由曲線と補間速度、各機械軸最大加速度、各機械軸最大
速度からワーク座標系最大速度を求め、ワーク座標系自
由曲線と各機械軸最大速度からワーク座標系最大加速度
を求め、ワーク座標系最大加速度とワーク座標系最大速
度から補間周期ごとに次補間速度を求め、この次補間速
度からワーク座標系補間点を求め、ワーク座標系補間点
を工作機械の機械軸位置へ変換して出力するため、各機
械軸の許容最大加速度と許容最大速度に応じた速度制御
が実現されて、高速かつ高精度なワーク座標系自由曲線
補間が可能になるという効果がある。また請求項４及び
５に記載の発明によれば、ワーク座標系補間点を求める
ときは、自由曲線補間指令を入力すると、ワーク座標系
自由曲線を部分曲線に分割し、各部分曲線のワーク座標
系最大速度とワーク座標系最大加速度を計算し、各部分
曲線ごとにワーク座標系最大加速度とワーク座標系最大
速度から補間周期ごとに次補間速度を求め、この次補間
速度からワーク座標系補間点を求め、ワーク座標系補間
点を工作機械の機械軸位置へ変換して出力しているた
め、各部分曲線形状に応じた速度制御が実現されるの
で、機械にショックを与えない高精度なワーク座標系自
由曲線補間が可能になるという効果がある。さらに、請
求項６及び７に記載の発明によれば、ワーク座標系補間
点を求めるときは、自由曲線補間指令を入力すると、ワ
ーク座標系自由曲線を部分曲線に分割し、各部分曲線に
ついて最大パラメータ速度と最大パラメータ加速度を計
算し、各部分曲線ごとに最大パラメータ速度と最大パラ
メータ加速度から補間周期ごとに次パラメータ速度を求
め、この次パラメータ速度から次補間点パラメータ値と
ワーク座標系補間点を求め、ワーク座標系補間点を工作
機械の機械軸位置へ変換して出力しているため、数値制
御装置の内部処理が簡素化されて処理能力が向上し、よ
り高速な補間速度による加工が実現されて加工時間が短
縮されるという効果がある。
明によれば、工具とワークの相対位置・相対姿勢の経路
を表すワーク座標系自由曲線と補間速度を含む自由曲線
補間指令を受けて前記自由曲線を補間し、前記工具と前
記ワークの相対位置・相対姿勢を制御する工作機械の数
値制御装置において、前記ワーク座標系上でワーク座標
系補間点を求め、前記ワーク座標系補間点を前記工作機
械の機械軸位置へ変換して出力しているため、数値制御
装置の出力する補間点は必ずワーク座標系自由曲線上の
点に対応しており、高精度なワーク座標系自由曲線補間
が可能になるという効果がある。また、請求項２及び３
に記載の発明によれば、ワーク座標系補間点を求めると
きは、自由曲線補間指令を入力すると、ワーク座標系自
由曲線と補間速度、各機械軸最大加速度、各機械軸最大
速度からワーク座標系最大速度を求め、ワーク座標系自
由曲線と各機械軸最大速度からワーク座標系最大加速度
を求め、ワーク座標系最大加速度とワーク座標系最大速
度から補間周期ごとに次補間速度を求め、この次補間速
度からワーク座標系補間点を求め、ワーク座標系補間点
を工作機械の機械軸位置へ変換して出力するため、各機
械軸の許容最大加速度と許容最大速度に応じた速度制御
が実現されて、高速かつ高精度なワーク座標系自由曲線
補間が可能になるという効果がある。また請求項４及び
５に記載の発明によれば、ワーク座標系補間点を求める
ときは、自由曲線補間指令を入力すると、ワーク座標系
自由曲線を部分曲線に分割し、各部分曲線のワーク座標
系最大速度とワーク座標系最大加速度を計算し、各部分
曲線ごとにワーク座標系最大加速度とワーク座標系最大
速度から補間周期ごとに次補間速度を求め、この次補間
速度からワーク座標系補間点を求め、ワーク座標系補間
点を工作機械の機械軸位置へ変換して出力しているた
め、各部分曲線形状に応じた速度制御が実現されるの
で、機械にショックを与えない高精度なワーク座標系自
由曲線補間が可能になるという効果がある。さらに、請
求項６及び７に記載の発明によれば、ワーク座標系補間
点を求めるときは、自由曲線補間指令を入力すると、ワ
ーク座標系自由曲線を部分曲線に分割し、各部分曲線に
ついて最大パラメータ速度と最大パラメータ加速度を計
算し、各部分曲線ごとに最大パラメータ速度と最大パラ
メータ加速度から補間周期ごとに次パラメータ速度を求
め、この次パラメータ速度から次補間点パラメータ値と
ワーク座標系補間点を求め、ワーク座標系補間点を工作
機械の機械軸位置へ変換して出力しているため、数値制
御装置の内部処理が簡素化されて処理能力が向上し、よ
り高速な補間速度による加工が実現されて加工時間が短
縮されるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 請求項１〜３の発明を説明する数値制御装置
のモジュール構成を示すブロック図
のモジュール構成を示すブロック図
【図２】 請求項４、５の発明を説明する数値制御装置
のモジュール構成を示すブロック図
のモジュール構成を示すブロック図
【図３】 請求項６、７の発明を説明する数値制御装置
のモジュール構成を示すブロック図
のモジュール構成を示すブロック図
【図４】 図１で説明する方法の手順を示すフローチャ
ート
ート
【図５】 図２で説明する方法の手順を示すフローチャ
ート
ート
【図６】 図３で説明する方法の手順を示すフローチャ
ート
ート
【図７】 図１の非回転工具のワーク座標系における相
対位置・相対姿勢の１表現例を示す図
対位置・相対姿勢の１表現例を示す図
【図８】 曲線分割方法を説明する図
【図９】 従来の加工システムを示す図
【図１０】 ポストプロセッサを内蔵した数値制御装置
を示す図
を示す図
１０ 数値制御装置 １１ ワーク座標系最大速度計算部 １２ ワーク座標系最大加速度計算部 １３ ワーク座標系加減速・補間処理部 １４ 座標変換部 ２０ 数値制御装置 ２１ ワーク座標系最大速度計算部 ２２ ワーク座標系最大加速度計算部 ２３ ワーク座標系加減速・補間処理部 ２４ 座標変換部 ２５ 曲線分割部 ３０ 数値制御装置 ３１ 最大パラメータ速度計算部 ３２ 最大パラメータ加速度計算部 ３３ パラメータ加減速・補間処理部 ３４ 座標変換部 ３５ 曲線分割部 ７１ ワーク座標系 ７２ ワーク ７３ 工具先端位置 ７４ 工具 ９０ ＣＡＤ／ＣＡＭ ９１ ＣＡＭポストプロセッサ ９２ ＣＮＣ １００ 数値制御装置 １０１ 座標変換部 １０２ 機械座標系加減速・補間点計算部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川辺 満徳 福岡県北九州市八幡西区黒崎城石２番１号 株式会社安川電機内 Ｆターム(参考） 5H269 AB03 AB05 AB31 AB33 BB03 RB03
Claims (7)
- 【請求項１】工具とワークの相対位置・相対姿勢の経路
を表すワーク座標系自由曲線と補間速度を含む自由曲線
補間指令を受けて前記自由曲線を補間し、前記工具と前
記ワークの相対位置・相対姿勢を制御する工作機械の数
値制御装置において、 前記ワーク座標系上でワーク座標系補間点を求め、 前記ワーク座標系補間点を前記工作機械の機械軸位置へ
変換して出力することを特徴とする工作機械の自由曲線
補間方法。 - 【請求項２】前記ワーク座標系補間点を求めるときは、 自由曲線補間指令を入力するとワーク座標系自由曲線と
補間速度、各機械軸最大加速度、各機械軸最大速度から
ワーク座標系最大速度を求め、ワーク座標系自由曲線と
各機械軸最大加速度からワーク座標系最大加速度を求
め、ワーク座標系最大加速度とワーク座標系最大速度か
ら補間周期ごとに次補間速度を求め、この次補間速度か
らワーク座標系補間点を求める、という手順で求めるこ
とを特徴とする請求項１記載の工作機械の自由曲線補間
方法。 - 【請求項３】工具とワークの相対位置・相対姿勢の経路
を表すワーク座標系自由曲線と補間速度を含む自由曲線
補間指令を受けて前記自由曲線を補間し、前記工具と前
記ワークの相対位置・相対姿勢を制御する工作機械の数
値制御装置において、 前記ワーク座標系自由曲線と前記工作機械の各機械軸最
大加速度から前記ワーク座標系自由曲線におけるワーク
座標系最大加速度を求めるワーク座標系最大加速度計算
部と、 前記ワーク座標系自由曲線と前記補間速度、前記工作機
械の各機械軸最大加速度、各機械軸最大速度から前記ワ
ーク座標系自由曲線におけるワーク座標系最大速度を求
めるワーク座標系最大速度計算部と、 前記ワーク座標系最大加速度と前記ワーク座標系最大速
度からワーク座標系上で速度制御してワーク座標系補間
点を求めるワーク座標系加減速補間処理部と、 前記ワーク座標系補間点を前記工作機械の機械軸位置へ
変換して出力する座標変換部と、 からなることを特徴とする数値制御装置。 - 【請求項４】前記ワーク座標系補間点を求めるときは、 自由曲線補間指令を入力するとワーク座標系自由曲線を
部分曲線に分割し、各部分曲線のワーク座標系最大速度
とワーク座標系最大加速度を計算し、各部分曲線ごとに
ワーク座標系最大加速度とワーク座標系最大速度から補
間周期ごとに次補間速度を求め、この次補間速度からワ
ーク座標系補間点を求める、という手順で求めることを
特徴とする請求項１記載の工作機械の自由曲線補間方
法。 - 【請求項５】工具とワークの相対位置・相対姿勢の経路
を表すワーク座標系自由曲線と補間速度を含む自由曲線
補間指令を受けて前記自由曲線を補間し、前記工具と前
記ワークの相対位置・相対姿勢を制御する工作機械の数
値制御装置において、 前記ワーク座標系自由曲線を複数の部分曲線に分割する
曲線分割部と、 前記ワーク座標系自由曲線と前記工作機械の各機械軸最
大加速度と各機械軸最大速度から各々の前記部分曲線に
おけるワーク座標系最大加速度を求めるワーク座標系最
大加速度計算部と、 前記ワーク座標系自由曲線と前記補間速度、前記工作機
械の各機械軸最大加速度、各機械軸最大速度から各々の
前記部分曲線におけるワーク座標系最大速度を求めるワ
ーク座標系最大速度計算部と、 前記ワーク座標系最大加速度と前記ワーク座標系最大速
度からワーク座標系上で速度制御してワーク座標系補間
点を求めるワーク座標系加減速補間処理部と、 前記ワーク座標系補間点を前記工作機械の機械軸位置へ
変換して出力する座標変換部と、 からなることを特徴とする数値制御装置。 - 【請求項６】前記ワーク座標系補間点を求めるときは、 自由曲線補間指令を入力するとワーク座標系自由曲線を
部分曲線に分割し、各部分曲線について前記部分曲線の
経路に対応するパラメータを用いて最大パラメータ速度
と最大パラメータ加速度を計算し、各部分曲線ごとに最
大パラメータ速度と最大パラメータ加速度から補間周期
ごとに次パラメータ速度を求め、この次パラメータ速度
から次補間点パラメータ値とワーク座標系補間点を求め
る、という手順で求めることを特徴とする請求項１記載
の工作機械の自由曲線補間方法。 - 【請求項７】工具とワークの相対位置・相対姿勢の経路
を表すワーク座標系自由曲線と補間速度を含む自由曲線
補間指令を受けて前記自由曲線を補間し、前記工具と前
記ワークの相対位置・相対姿勢を制御する工作機械の数
値制御装置において、 前記ワーク座標系自由曲線を複数の部分曲線に分割する
曲線分割部と、 前記ワーク座標系自由曲線と前記工作機械の各機械軸最
大加速度から、各々の前記部分曲線において、前期部分
曲線の経路に対応するパラメータを用いて、最大パラメ
ータ加速度を求める最大パラメータ加速度計算部と、 前記ワーク座標系自由曲線と前記補間速度、前記工作機
械の各機械軸最大加速度、各機械軸最大速度から、各々
の前記部分曲線において、前期部分曲線の経路に対応す
るパラメータを用いて、最大パラメータ速度を求める最
大パラメータ速度計算部と、 前記最大パラメータ加速度と前記最大パラメータ速度か
ら速度制御してワーク座標系補間点を求めるパラメータ
加減速補間処理部と、 前記ワーク座標系補間点を前記工作機械の機械軸位置へ
変換して出力する座標変換部と、 からな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 |
|---|---|---|---|
| JP2001177540A JP2002366208A (ja) | 2001-06-12 | 2001-06-12 | 工作機械の自由曲線補間方法及び数値制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001177540A JP2002366208A (ja) | 2001-06-12 | 2001-06-12 | 工作機械の自由曲線補間方法及び数値制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002366208A true JP2002366208A (ja) | 2002-12-20 |
Family
ID=19018371
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001177540A Pending JP2002366208A (ja) | 2001-06-12 | 2001-06-12 | 工作機械の自由曲線補間方法及び数値制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002366208A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011064816A1 (ja) * | 2009-11-26 | 2011-06-03 | 三菱電機株式会社 | 数値制御装置 |
| JP2018120543A (ja) * | 2017-01-27 | 2018-08-02 | ファナック株式会社 | 数値制御装置 |
| CN114167811A (zh) * | 2021-10-29 | 2022-03-11 | 北京航星机器制造有限公司 | 一种ug后置处理线性优化方法 |
| CN114265367A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-04-01 | 杭州电子科技大学 | 一种高精度参数路径插补方法及系统 |
-
2001
- 2001-06-12 JP JP2001177540A patent/JP2002366208A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011064816A1 (ja) * | 2009-11-26 | 2011-06-03 | 三菱電機株式会社 | 数値制御装置 |
| JP5013024B2 (ja) * | 2009-11-26 | 2012-08-29 | 三菱電機株式会社 | 数値制御装置 |
| CN102656529A (zh) * | 2009-11-26 | 2012-09-05 | 三菱电机株式会社 | 数控装置 |
| DE112009005397T5 (de) | 2009-11-26 | 2012-09-13 | Mitsubishi Electric Corp. | Numerische Steuervorrichtung |
| DE112009005397B4 (de) * | 2009-11-26 | 2014-08-07 | Mitsubishi Electric Corp. | Numerische Steuervorrichtung |
| US9280150B2 (en) | 2009-11-26 | 2016-03-08 | Mitsubishi Electric Corporation | Numerical controller |
| JP2018120543A (ja) * | 2017-01-27 | 2018-08-02 | ファナック株式会社 | 数値制御装置 |
| US10386811B2 (en) | 2017-01-27 | 2019-08-20 | Fanuc Corporation | Numerical controller |
| CN114167811A (zh) * | 2021-10-29 | 2022-03-11 | 北京航星机器制造有限公司 | 一种ug后置处理线性优化方法 |
| CN114167811B (zh) * | 2021-10-29 | 2023-09-08 | 北京航星机器制造有限公司 | 一种ug后置处理线性优化方法 |
| CN114265367A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-04-01 | 杭州电子科技大学 | 一种高精度参数路径插补方法及系统 |
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