JP2003044109A - ワ−ク座標系設定手段を持つ多軸工作機械の数値制御装置 - Google Patents
ワ−ク座標系設定手段を持つ多軸工作機械の数値制御装置Info
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
- Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]
Abstract
(57)【要約】
【課題】 回転軸を持ち工具姿勢が変化するような多軸
同時制御の工作機械において、設定したいワーク座標系
上での工具の位置姿勢をデカルト座標系の平行移動と回
転の値で指定することによってワーク座標系が設定でき
るようにする。 【解決手段】 ワーク座標系で表現された工具の位置姿
勢の移動指令を受け付ける多軸工作機械の数値制御装置
において、多軸工作機械のテーブル上に固定された基準
座標系に対してワーク座標系を設定する際に、ワークと
工具の相対位置姿勢が所望の関係となる機械軸位置へ各
機械軸を動かし、ワーク座標系から見た工具位置姿勢値
を入力し、機械軸位置と工具位置姿勢値から基準座標系
上のワーク座標系の位置姿勢を決定するワーク座標系設
定手段を持つ。
同時制御の工作機械において、設定したいワーク座標系
上での工具の位置姿勢をデカルト座標系の平行移動と回
転の値で指定することによってワーク座標系が設定でき
るようにする。 【解決手段】 ワーク座標系で表現された工具の位置姿
勢の移動指令を受け付ける多軸工作機械の数値制御装置
において、多軸工作機械のテーブル上に固定された基準
座標系に対してワーク座標系を設定する際に、ワークと
工具の相対位置姿勢が所望の関係となる機械軸位置へ各
機械軸を動かし、ワーク座標系から見た工具位置姿勢値
を入力し、機械軸位置と工具位置姿勢値から基準座標系
上のワーク座標系の位置姿勢を決定するワーク座標系設
定手段を持つ。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は工作機械、特に回転
軸を持ち工具位置と工具姿勢を制御できる多軸工作機械
の数値制御装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来のＮＣプログラムにおいてＩＳＯ／
ＥＩＡコ−ドによるワ−ク座標系設定は、機械軸原点か
らのオフセット量でワ−ク座標系を設定している。この
オフセット量は機械軸のオフセット量であるが、互いに
直交する３つの直動軸をもつ工作機械ではデカルト座標
系のシフト量と一致する。したがって、デカルト座標系
のシフト量として与えたワ−ク座標系設定値はそのまま
機械軸オフセット量として扱うことができ、ワ−ク座標
系での工具指令にオフセット量を加算することによって
機械軸指令を算出することができる。 【０００３】回転軸を持ち、工具姿勢が変化するような
多軸同時制御の工作機械の場合も、座標系設定は機械軸
原点からの機械軸のオフセット量で扱われている。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】回転軸を持ち工具姿勢
が変化するような多軸同時制御の工作機械の場合に、機
械軸のオフセット量はデカルト座標系のシフト量に一致
しない。そこで、数値制御装置に座標変換手段を備え、
工作機械のテ−ブル上に固定された基準座標系からのシ
フト量としてワ−ク座標系を定義する必要がある。 【０００５】ところが、前記基準座標系から見たワ−ク
座標系の位置姿勢として設定値を入力するのはユ−ザに
わかりにくく、設定値を算出するのが困難であるという
問題があった。 【０００６】そこで、本発明は、回転軸を持ち工具姿勢
が変化するような多軸同時制御の工作機械において、設
定したいワ−ク座標系上での工具の位置姿勢をデカルト
座標系の平行移動と回転の値で指定することによってワ
−ク座標系が設定できるようにすることを目的とする。 【０００７】 【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、本発明の多軸工作機械の数値制御装置は、ワ−ク座
標系で表現された工具の位置姿勢の移動指令を受け付け
る多軸工作機械の数値制御装置において、前記多軸工作
機械のテ−ブル上に固定された基準座標系に対してワ−
ク座標系を設定する際に、ワ−クと工具の相対位置姿勢
が所望の関係となる機械軸位置へ各機械軸を動かし、前
記機械軸位置でのワ−ク座標系から見た工具位置姿勢値
を入力し、前記機械軸位置と前記工具位置姿勢値から基
準座標系上のワ−ク座標系の位置姿勢を決定するワ−ク
座標系設定手段を持つことを特徴とする。 【０００８】 【発明の実施の形態】本発明の実施例を図に基づいて説
明する。ワ−クに対する工具の相対位置姿勢を決定する
には、冗長性がなければワ−ク座標系のＸ、Ｙ、Ｚ軸方
向と軸まわりの回転Ａ、Ｂ、Ｃの計６つの変数によって
一意に決まるので、ワ−クに対する工具の相対位置姿勢
を制御するには６軸が必要十分な制御軸数である。実施
例では３つの直動軸と３つの回転軸を持つ６軸工作機械
の数値制御装置を例として説明する。工具は非回転工具
であり、主軸まわりの回転も位置制御されるものとす
る。 【０００９】本発明ののワ−ク座標系の設定について述
べる。図１は数値制御装置の構成例を示した図である。
図２は図１中の座標系設定手段の構成例であり、ＳＴＷ
は基準座標系Ｓから見たワ−ク座標系Ｗの位置姿勢とし
て定義されるワ−ク座標系設定値、ＩＴＥは工具取付座
標系Ｉから見た工具先端座標系Ｅの位置姿勢として定義
される工具座標系設定値を表す。 【００１０】図１の例における数値制御装置（１０１）
の処理は次のようになる。数値制御装置はワ−ク座標系
から見た工具位置姿勢の軌道指令ＷｒＥｄ（１１２）を
入力し、補間計算し、指令形式を４×４の同次変換行列
の形式 ＷＴＥｄに変換し、ワ−ク座標系設定値ＳＴＷ
と工具座標系設定値の逆行列 ＥＴＩを用いた指令座標
系変換（１０８）により、（式１）の計算でワ−ク座標
系から見た指令 ＷＴ Ｅｄを基準座標系Ｓから見た指令
ＳＴＩｄ に変換し、ＳＴＩｄ ＝ＳＴＷ・ＷＴＥｄ・ ＥＴＩ （式１） 逆運動学（１０９）により指令 ＳＴＩｄ を実現する機
械軸位置指令θＭｄ（１１４）を計算し、各機械軸へ出
力する。 【００１１】また、機械軸現在位置θＭ（１１５）を入
力し、順運動学（１１１）により基準座標系Ｓから見た
工具取付座標系Ｉの現在位置ＳＴＩ（１２０）に変換
し、ワ−ク座標系設定値の逆行列ＷＴＳと工具座標系設
定値ＩＴＥを用いた指令座標系変換（１１０）により
（式２）の計算でワ−ク座標系から見た工具現在位置Ｗ
Ｔ Ｅに変換し、ＷＴＥ＝ＷＴＳ・ＳＴＩ・ＩＴＥ （式２） 指令形式変換（１０７）により工具現在位置を軌道指令
（１１２）と同じ形式に変換し、現在値ＷｒＥ（１１
３）として出力する。図１中の座標系設定手段（１０
２）は座標系設定、座標系選択、工具選択がなされた時
にのみ処理を行う。 【００１２】図３は、３つの直動軸と３つの回転軸から
なる６軸工作機械の全機械軸を原点復帰した状態を表し
ており、全機械軸位置が０となる位置である。工具先端
にデカルト座標系を設定し、これを工具先端座標系Ｅ
（３０９）と呼ぶことにする。工具の位置と姿勢は、工
具先端座標系Ｅの位置と姿勢として扱うことにする。 【００１３】デフォルトのワ−ク座標系Ｗ（３１２）は
全機械軸位置が０のときに図３のように工具取付部の位
置にあるものとする。この状態において基準座標系Ｓ
（３１１）とワ−ク座標系Ｗ（３１２）と工具取付座標
系Ｉ（３１０）の原点は一致している。ただし、基準座
標系Ｓはテ−ブル（３０２）との相対位置が固定されて
いて、テ−ブルとともに移動する。ワ−ク座標系Ｗは前
記基準座標系Ｓ上で定義されているものとする。 【００１４】図４は図３のように座標系設定された工作
機械の直動軸１（３０６）と直動軸２（３０７）を移動
したときの各座標系の様子を表す図であり、図５は回転
軸２（３０４）を移動したときの各座標系の様子を表す
図である。また順・逆運動学変換を行うために、あらか
じめ工作機械の軸間寸法、工具寸法とともに、全機械軸
位置を０にしたときのテ−ブルから見た工具取付部の位
置はわかっているものとする。 【００１５】ここから図６のように機械軸を任意の位置
に移動し、ワ−ク座標系Ｗ（３１２）を設定する。指定
する値は、基準座標系Ｓから見た工具先端座標系Ｅの位
置と姿勢をデカルト座標系の平行移動と回転の値で表し
たものである。これをワ−ク座標系指定値 Ｗｒ
Ｅ＿Ｓｅｔ（１１６）と呼ぶことにする。 【００１６】工具の位置と姿勢の与え方はいくつかの表
現が考えられるが、姿勢表現にワ−ク座標系Ｗ上でのＲ
ｏｌｌ−Ｐｉｔｃｈ−Ｙａｗ角を使った場合、次の（式
３）の値を指定することになる。 【００１７】 【数１】 作業者は、たとえば、テ−ブル上にワ−クを取り付けて
から手動操作で機械軸を移動させ、工具に対してワ−ク
上面が垂直な位置になるようにワ−ク上面を水平にする
機械軸位置にする。そして、設定したいワ−ク座標系か
ら見た工具の位置と姿勢を数値入力する。現在のワ−ク
から２００ｍｍの高さのところに工具先端があるような
ワ−ク座標系としたい場合は、（式３）の形式で書くと
（式４） 【数２】 という数値を与えることになる。また、現在のワ−クか
ら見た工具位置がワ−ク座標系Ｚ方向に２００ｍｍだけ
の高さのところにあって、工具姿勢がワ−ク座標系Ｘま
わりに４５°だけ傾いているようなワ−ク座標系とした
い場合は、（式５） 【数３】 という数値を与えることになる。 【００１８】（式３）の値を同次変換行列の表現に書き
直すと（式６）のようになる。 【００１９】 【数４】である。 【００２０】図２においては、ワ−ク座標系指定値（１
１６）として（式６）の同次変換行列ＷＴＥ＿Ｓｅｔの
形式を用いているが、（式３）のＷｒＥ＿Ｓｅｔやその
他の形式で入力してから数値制御装置内で同次変換行列
ＷＴＥ＿Ｓｅｔの形式に変換する方法も考えられる。 【００２１】図７は図６のときの座標系と変換行列の関
係を示す図である。ワ−ク座標系の設定として最終的に
求めたいのは、基準座標系Ｓから見たワ−ク座標系Ｗの
位置姿勢ＳＴＷであり、これをワ−ク座標系設定値（２
０６）と呼ぶことにする。ＳＴＷはデカルト座標系の平
行移動と回転によって表される同次変換行列である。 Ｓ
ＴＷを求めるためには、前記ワ−ク座標系指定値ＷＴ
Ｅ＿Ｓｅｔの他に基準座標系Ｓから見た工具取付座標系
Ｉの現在位置姿勢ＳＴＩ が必要であり、これは機械軸
現在位置θＭ（１１５）から順運動学により計算する。
ただし、機械軸現在位置θＭは（式８）のような成分か
らなる。 【００２２】 【数５】 図２において、ワ−ク座標系設定値ＳＴＷ（２０６）の
計算手順は次のようになる。機械軸現在位置θＭを入力
し、順運動学 （１１１）により基準座標系Ｓから見た
工具取付座標系Ｉの位置姿勢ＳＴＩ（１２０）を計算
し、ワ−ク座標系指定値ＷＴＥ＿Ｓｅｔ（１１６）と工
具取付座標系Ｉの位置姿勢ＳＴＩ（１２０）と選択した
工具座標系設定値ＩＴＥ（２０５）から、ワ−ク座標系
設定手段（２０１）により、ワ−ク座標系設定値ＳＴＷ
（２０６）を計算し、ワ−ク座標系設定値保存領域（２
０２）に保存する。工具については、工具取付座標系Ｉ
から見た工具先端座標系Ｅの位置姿勢を同次変換行列の
形式で表したＩＴＥを工具座標系設定値（１１７）とし
て入力し、工具座標系設定値保存領域（２０３）に保存
する。 【００２３】図２の指令座標系変換行列作成手段（２０
４）は、選択したワ−ク座標系設定値ＳＴＷ（２０６）
と選択した工具座標系設定値ＩＴＥ（２０５）を入力
し、ＥＴＩ＝（ＩＴＥ）−１ （式９） を計算して、逆運動学用の指令座標系変換行列ＳＴＷ
とＥＴＩ（１１８）を座標変換１（１０３）へ出力し、ＷＴＳ＝（ＳＴＷ）−１ （式１０） を計算して、順運動学用の指令座標系変換行列ＷＴＳと
ＩＴＥ（１１９）を座標変換２（１０４）へ出力する。
以上でワ−ク座標系の設定が完了した。 【００２４】ワ−ク座標系設定値と工具座標系設定値に
ついては、数値制御装置に複数のワ−ク座標系設定値と
工具座標系設定値を保存しておき、その中からひとつの
ワ−ク座標系または工具座標系を選択して使用する方法
も考えられる。 【００２５】本実施例は主軸をＣ軸制御とした６軸工作
機械として説明したが、主軸をスピンドルとして使用す
る５軸工作機械でも、主軸まわりの回転を担う機械軸成
分を無視するだけで同様である。 【００２６】 【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、ワ
−ク座標系で表現された工具の位置姿勢の移動指令を受
け付ける多軸工作機械の数値制御装置において、前記多
軸工作機械のテ−ブル上に固定された基準座標系に対し
てワ−ク座標系を設定する際に、ワ−クと工具の相対位
置姿勢が所望の関係となる機械軸位置へ各機械軸を動か
し、前記機械軸位置でのワ−ク座標系から見た工具位置
姿勢値を入力し、前記機械軸位置と前記工具位置姿勢値
から基準座標系上のワ−ク座標系の位置姿勢を決定する
ワ−ク座標系設定手段を持つ多軸工作機械の数値制御装
置としたので、回転軸を持ち工具姿勢が変化するような
多軸同時制御の工作機械において、設定したいワ−ク座
標系上での工具の位置姿勢をデカルト座標系の平行移動
と回転の値で指定することによってワ−ク座標系が設定
できるようになるという効果がある。
軸を持ち工具位置と工具姿勢を制御できる多軸工作機械
の数値制御装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来のＮＣプログラムにおいてＩＳＯ／
ＥＩＡコ−ドによるワ−ク座標系設定は、機械軸原点か
らのオフセット量でワ−ク座標系を設定している。この
オフセット量は機械軸のオフセット量であるが、互いに
直交する３つの直動軸をもつ工作機械ではデカルト座標
系のシフト量と一致する。したがって、デカルト座標系
のシフト量として与えたワ−ク座標系設定値はそのまま
機械軸オフセット量として扱うことができ、ワ−ク座標
系での工具指令にオフセット量を加算することによって
機械軸指令を算出することができる。 【０００３】回転軸を持ち、工具姿勢が変化するような
多軸同時制御の工作機械の場合も、座標系設定は機械軸
原点からの機械軸のオフセット量で扱われている。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】回転軸を持ち工具姿勢
が変化するような多軸同時制御の工作機械の場合に、機
械軸のオフセット量はデカルト座標系のシフト量に一致
しない。そこで、数値制御装置に座標変換手段を備え、
工作機械のテ−ブル上に固定された基準座標系からのシ
フト量としてワ−ク座標系を定義する必要がある。 【０００５】ところが、前記基準座標系から見たワ−ク
座標系の位置姿勢として設定値を入力するのはユ−ザに
わかりにくく、設定値を算出するのが困難であるという
問題があった。 【０００６】そこで、本発明は、回転軸を持ち工具姿勢
が変化するような多軸同時制御の工作機械において、設
定したいワ−ク座標系上での工具の位置姿勢をデカルト
座標系の平行移動と回転の値で指定することによってワ
−ク座標系が設定できるようにすることを目的とする。 【０００７】 【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、本発明の多軸工作機械の数値制御装置は、ワ−ク座
標系で表現された工具の位置姿勢の移動指令を受け付け
る多軸工作機械の数値制御装置において、前記多軸工作
機械のテ−ブル上に固定された基準座標系に対してワ−
ク座標系を設定する際に、ワ−クと工具の相対位置姿勢
が所望の関係となる機械軸位置へ各機械軸を動かし、前
記機械軸位置でのワ−ク座標系から見た工具位置姿勢値
を入力し、前記機械軸位置と前記工具位置姿勢値から基
準座標系上のワ−ク座標系の位置姿勢を決定するワ−ク
座標系設定手段を持つことを特徴とする。 【０００８】 【発明の実施の形態】本発明の実施例を図に基づいて説
明する。ワ−クに対する工具の相対位置姿勢を決定する
には、冗長性がなければワ−ク座標系のＸ、Ｙ、Ｚ軸方
向と軸まわりの回転Ａ、Ｂ、Ｃの計６つの変数によって
一意に決まるので、ワ−クに対する工具の相対位置姿勢
を制御するには６軸が必要十分な制御軸数である。実施
例では３つの直動軸と３つの回転軸を持つ６軸工作機械
の数値制御装置を例として説明する。工具は非回転工具
であり、主軸まわりの回転も位置制御されるものとす
る。 【０００９】本発明ののワ−ク座標系の設定について述
べる。図１は数値制御装置の構成例を示した図である。
図２は図１中の座標系設定手段の構成例であり、ＳＴＷ
は基準座標系Ｓから見たワ−ク座標系Ｗの位置姿勢とし
て定義されるワ−ク座標系設定値、ＩＴＥは工具取付座
標系Ｉから見た工具先端座標系Ｅの位置姿勢として定義
される工具座標系設定値を表す。 【００１０】図１の例における数値制御装置（１０１）
の処理は次のようになる。数値制御装置はワ−ク座標系
から見た工具位置姿勢の軌道指令ＷｒＥｄ（１１２）を
入力し、補間計算し、指令形式を４×４の同次変換行列
の形式 ＷＴＥｄに変換し、ワ−ク座標系設定値ＳＴＷ
と工具座標系設定値の逆行列 ＥＴＩを用いた指令座標
系変換（１０８）により、（式１）の計算でワ−ク座標
系から見た指令 ＷＴ Ｅｄを基準座標系Ｓから見た指令
ＳＴＩｄ に変換し、ＳＴＩｄ ＝ＳＴＷ・ＷＴＥｄ・ ＥＴＩ （式１） 逆運動学（１０９）により指令 ＳＴＩｄ を実現する機
械軸位置指令θＭｄ（１１４）を計算し、各機械軸へ出
力する。 【００１１】また、機械軸現在位置θＭ（１１５）を入
力し、順運動学（１１１）により基準座標系Ｓから見た
工具取付座標系Ｉの現在位置ＳＴＩ（１２０）に変換
し、ワ−ク座標系設定値の逆行列ＷＴＳと工具座標系設
定値ＩＴＥを用いた指令座標系変換（１１０）により
（式２）の計算でワ−ク座標系から見た工具現在位置Ｗ
Ｔ Ｅに変換し、ＷＴＥ＝ＷＴＳ・ＳＴＩ・ＩＴＥ （式２） 指令形式変換（１０７）により工具現在位置を軌道指令
（１１２）と同じ形式に変換し、現在値ＷｒＥ（１１
３）として出力する。図１中の座標系設定手段（１０
２）は座標系設定、座標系選択、工具選択がなされた時
にのみ処理を行う。 【００１２】図３は、３つの直動軸と３つの回転軸から
なる６軸工作機械の全機械軸を原点復帰した状態を表し
ており、全機械軸位置が０となる位置である。工具先端
にデカルト座標系を設定し、これを工具先端座標系Ｅ
（３０９）と呼ぶことにする。工具の位置と姿勢は、工
具先端座標系Ｅの位置と姿勢として扱うことにする。 【００１３】デフォルトのワ−ク座標系Ｗ（３１２）は
全機械軸位置が０のときに図３のように工具取付部の位
置にあるものとする。この状態において基準座標系Ｓ
（３１１）とワ−ク座標系Ｗ（３１２）と工具取付座標
系Ｉ（３１０）の原点は一致している。ただし、基準座
標系Ｓはテ−ブル（３０２）との相対位置が固定されて
いて、テ−ブルとともに移動する。ワ−ク座標系Ｗは前
記基準座標系Ｓ上で定義されているものとする。 【００１４】図４は図３のように座標系設定された工作
機械の直動軸１（３０６）と直動軸２（３０７）を移動
したときの各座標系の様子を表す図であり、図５は回転
軸２（３０４）を移動したときの各座標系の様子を表す
図である。また順・逆運動学変換を行うために、あらか
じめ工作機械の軸間寸法、工具寸法とともに、全機械軸
位置を０にしたときのテ−ブルから見た工具取付部の位
置はわかっているものとする。 【００１５】ここから図６のように機械軸を任意の位置
に移動し、ワ−ク座標系Ｗ（３１２）を設定する。指定
する値は、基準座標系Ｓから見た工具先端座標系Ｅの位
置と姿勢をデカルト座標系の平行移動と回転の値で表し
たものである。これをワ−ク座標系指定値 Ｗｒ
Ｅ＿Ｓｅｔ（１１６）と呼ぶことにする。 【００１６】工具の位置と姿勢の与え方はいくつかの表
現が考えられるが、姿勢表現にワ−ク座標系Ｗ上でのＲ
ｏｌｌ−Ｐｉｔｃｈ−Ｙａｗ角を使った場合、次の（式
３）の値を指定することになる。 【００１７】 【数１】 作業者は、たとえば、テ−ブル上にワ−クを取り付けて
から手動操作で機械軸を移動させ、工具に対してワ−ク
上面が垂直な位置になるようにワ−ク上面を水平にする
機械軸位置にする。そして、設定したいワ−ク座標系か
ら見た工具の位置と姿勢を数値入力する。現在のワ−ク
から２００ｍｍの高さのところに工具先端があるような
ワ−ク座標系としたい場合は、（式３）の形式で書くと
（式４） 【数２】 という数値を与えることになる。また、現在のワ−クか
ら見た工具位置がワ−ク座標系Ｚ方向に２００ｍｍだけ
の高さのところにあって、工具姿勢がワ−ク座標系Ｘま
わりに４５°だけ傾いているようなワ−ク座標系とした
い場合は、（式５） 【数３】 という数値を与えることになる。 【００１８】（式３）の値を同次変換行列の表現に書き
直すと（式６）のようになる。 【００１９】 【数４】である。 【００２０】図２においては、ワ−ク座標系指定値（１
１６）として（式６）の同次変換行列ＷＴＥ＿Ｓｅｔの
形式を用いているが、（式３）のＷｒＥ＿Ｓｅｔやその
他の形式で入力してから数値制御装置内で同次変換行列
ＷＴＥ＿Ｓｅｔの形式に変換する方法も考えられる。 【００２１】図７は図６のときの座標系と変換行列の関
係を示す図である。ワ−ク座標系の設定として最終的に
求めたいのは、基準座標系Ｓから見たワ−ク座標系Ｗの
位置姿勢ＳＴＷであり、これをワ−ク座標系設定値（２
０６）と呼ぶことにする。ＳＴＷはデカルト座標系の平
行移動と回転によって表される同次変換行列である。 Ｓ
ＴＷを求めるためには、前記ワ−ク座標系指定値ＷＴ
Ｅ＿Ｓｅｔの他に基準座標系Ｓから見た工具取付座標系
Ｉの現在位置姿勢ＳＴＩ が必要であり、これは機械軸
現在位置θＭ（１１５）から順運動学により計算する。
ただし、機械軸現在位置θＭは（式８）のような成分か
らなる。 【００２２】 【数５】 図２において、ワ−ク座標系設定値ＳＴＷ（２０６）の
計算手順は次のようになる。機械軸現在位置θＭを入力
し、順運動学 （１１１）により基準座標系Ｓから見た
工具取付座標系Ｉの位置姿勢ＳＴＩ（１２０）を計算
し、ワ−ク座標系指定値ＷＴＥ＿Ｓｅｔ（１１６）と工
具取付座標系Ｉの位置姿勢ＳＴＩ（１２０）と選択した
工具座標系設定値ＩＴＥ（２０５）から、ワ−ク座標系
設定手段（２０１）により、ワ−ク座標系設定値ＳＴＷ
（２０６）を計算し、ワ−ク座標系設定値保存領域（２
０２）に保存する。工具については、工具取付座標系Ｉ
から見た工具先端座標系Ｅの位置姿勢を同次変換行列の
形式で表したＩＴＥを工具座標系設定値（１１７）とし
て入力し、工具座標系設定値保存領域（２０３）に保存
する。 【００２３】図２の指令座標系変換行列作成手段（２０
４）は、選択したワ−ク座標系設定値ＳＴＷ（２０６）
と選択した工具座標系設定値ＩＴＥ（２０５）を入力
し、ＥＴＩ＝（ＩＴＥ）−１ （式９） を計算して、逆運動学用の指令座標系変換行列ＳＴＷ
とＥＴＩ（１１８）を座標変換１（１０３）へ出力し、ＷＴＳ＝（ＳＴＷ）−１ （式１０） を計算して、順運動学用の指令座標系変換行列ＷＴＳと
ＩＴＥ（１１９）を座標変換２（１０４）へ出力する。
以上でワ−ク座標系の設定が完了した。 【００２４】ワ−ク座標系設定値と工具座標系設定値に
ついては、数値制御装置に複数のワ−ク座標系設定値と
工具座標系設定値を保存しておき、その中からひとつの
ワ−ク座標系または工具座標系を選択して使用する方法
も考えられる。 【００２５】本実施例は主軸をＣ軸制御とした６軸工作
機械として説明したが、主軸をスピンドルとして使用す
る５軸工作機械でも、主軸まわりの回転を担う機械軸成
分を無視するだけで同様である。 【００２６】 【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、ワ
−ク座標系で表現された工具の位置姿勢の移動指令を受
け付ける多軸工作機械の数値制御装置において、前記多
軸工作機械のテ−ブル上に固定された基準座標系に対し
てワ−ク座標系を設定する際に、ワ−クと工具の相対位
置姿勢が所望の関係となる機械軸位置へ各機械軸を動か
し、前記機械軸位置でのワ−ク座標系から見た工具位置
姿勢値を入力し、前記機械軸位置と前記工具位置姿勢値
から基準座標系上のワ−ク座標系の位置姿勢を決定する
ワ−ク座標系設定手段を持つ多軸工作機械の数値制御装
置としたので、回転軸を持ち工具姿勢が変化するような
多軸同時制御の工作機械において、設定したいワ−ク座
標系上での工具の位置姿勢をデカルト座標系の平行移動
と回転の値で指定することによってワ−ク座標系が設定
できるようになるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例における数値制御装置の構成例
を示す図。 【図２】本発明の実施例における座標系設定手段の構成
例を示す図。 【図３】機械軸原点におけるデフォルトの座標系設定を
示す図。 【図４】機械軸原点から機械軸 ｌ１と ｌ２を移動した
ときの座標系の様子を示す図。 【図５】機械軸原点から機械軸θ１を移動したときの座
標系の様子を示す図。 【図６】本発明の実施例におけるワ−ク座標系の設定
（その１）を示す図。 【図７】本発明の実施例におけるワ−ク座標系の設定
（その２）を示す図。 【符号の説明】 １０１： 数値制御装置 １０２： 座標系設定手段 １０３： 座標変換１ １０４： 座標変換２ １０５： 補間計算手段 １０６： 指令形式変換１ １０7： 指令形式変換２ １０８： 指令座標系変換１ １０９： 逆運動学変換 １１０： 指令座標系変換２ １１１： 順運動学変換 １１２： 軌道指令ＷｒＥｄ １１３： 現在値ＷｒＥ １１４： 機械軸位置指令θＭｄ １１５： 機械軸現在位置θＭ １１６： ワ−ク座標系指定値 ＷＴＥ １１7： 工具座標系設定値 ＩＴＥ １１８： 逆運動学用の指令座標系変換行列（ ＳＴＷと
ＥＴＩ ） １１９： 順運動学用の指令座標系変換行列（ＷＴＳと
ＩＴＥ ） １２０： 基準座標系Ｓから見た工具取付座標系Ｉの現
在値ＳＴＩ ２０１： ワ−ク座標系設定手段 ２０２： ワ−ク座標系設定値保存領域 ２０３： 工具座標系設定値保存領域 ２０４： 指令座標系変換行列作成手段 ２０５： 選択した工具座標系設定値 ＩＴＥ ２０６： ワ−ク座標系設定値 ＳＴＷ ２０7： 選択したワ−ク座標系設定値 ＳＴＷ ３０１： 工具 ３０２： テ−ブル ３０３： 回転軸１ ３０４： 回転軸２ ３０５： 回転軸３ ３０６： 直動軸１ ３０7： 直動軸２ ３０８： 直動軸３ ３０９： 工具先端座標系Ｅ ３１０： 工具取付座標系Ｉ ３１１： 基準座標系Ｓ ３１２： ワ−ク座標系Ｗ ６０１： ワ−ク
を示す図。 【図２】本発明の実施例における座標系設定手段の構成
例を示す図。 【図３】機械軸原点におけるデフォルトの座標系設定を
示す図。 【図４】機械軸原点から機械軸 ｌ１と ｌ２を移動した
ときの座標系の様子を示す図。 【図５】機械軸原点から機械軸θ１を移動したときの座
標系の様子を示す図。 【図６】本発明の実施例におけるワ−ク座標系の設定
（その１）を示す図。 【図７】本発明の実施例におけるワ−ク座標系の設定
（その２）を示す図。 【符号の説明】 １０１： 数値制御装置 １０２： 座標系設定手段 １０３： 座標変換１ １０４： 座標変換２ １０５： 補間計算手段 １０６： 指令形式変換１ １０7： 指令形式変換２ １０８： 指令座標系変換１ １０９： 逆運動学変換 １１０： 指令座標系変換２ １１１： 順運動学変換 １１２： 軌道指令ＷｒＥｄ １１３： 現在値ＷｒＥ １１４： 機械軸位置指令θＭｄ １１５： 機械軸現在位置θＭ １１６： ワ−ク座標系指定値 ＷＴＥ １１7： 工具座標系設定値 ＩＴＥ １１８： 逆運動学用の指令座標系変換行列（ ＳＴＷと
ＥＴＩ ） １１９： 順運動学用の指令座標系変換行列（ＷＴＳと
ＩＴＥ ） １２０： 基準座標系Ｓから見た工具取付座標系Ｉの現
在値ＳＴＩ ２０１： ワ−ク座標系設定手段 ２０２： ワ−ク座標系設定値保存領域 ２０３： 工具座標系設定値保存領域 ２０４： 指令座標系変換行列作成手段 ２０５： 選択した工具座標系設定値 ＩＴＥ ２０６： ワ−ク座標系設定値 ＳＴＷ ２０7： 選択したワ−ク座標系設定値 ＳＴＷ ３０１： 工具 ３０２： テ−ブル ３０３： 回転軸１ ３０４： 回転軸２ ３０５： 回転軸３ ３０６： 直動軸１ ３０7： 直動軸２ ３０８： 直動軸３ ３０９： 工具先端座標系Ｅ ３１０： 工具取付座標系Ｉ ３１１： 基準座標系Ｓ ３１２： ワ−ク座標系Ｗ ６０１： ワ−ク
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 ワ−ク座標系で表現された工具の位置姿
勢の移動指令を受け付ける多軸工作機械の数値制御装置
において、 前記多軸工作機械のテ−ブル上に固定された基準座標系
に対してワ−ク座標系を設定する際に、ワ−クと工具の
相対位置姿勢が所望の関係となる機械軸位置へ各機械軸
を動かし、前記機械軸位置でのワ−ク座標系から見た工
具位置姿勢値を入力し、前記機械軸位置と前記工具位置
姿勢値から基準座標系上のワ−ク座標系の位置姿勢を決
定するワ−ク座標系設定手段を持つことを特徴とする多
軸工作機械の数値制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001227932A JP2003044109A (ja) | 2001-07-27 | 2001-07-27 | ワ−ク座標系設定手段を持つ多軸工作機械の数値制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001227932A JP2003044109A (ja) | 2001-07-27 | 2001-07-27 | ワ−ク座標系設定手段を持つ多軸工作機械の数値制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003044109A true JP2003044109A (ja) | 2003-02-14 |
Family
ID=19060518
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001227932A Pending JP2003044109A (ja) | 2001-07-27 | 2001-07-27 | ワ−ク座標系設定手段を持つ多軸工作機械の数値制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003044109A (ja) |
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-
2001
- 2001-07-27 JP JP2001227932A patent/JP2003044109A/ja active Pending
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