JP2003195917A

JP2003195917A - 数値制御装置

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Publication number: JP2003195917A
Application number: JP2002266487A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Otsuki; 俊明大槻; Shinyo Shibata; 進洋柴田
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2001-10-16
Filing date: 2002-09-12
Publication date: 2003-07-11
Anticipated expiration: 2022-09-12
Also published as: JP3643098B2

Abstract

(57)【要約】【課題】テーブル回転軸を有する工作機械において、
加工プログラムの作成が容易で、プログラム長も短く、
工具長変更も容易な数値制御装置を得る。【解決手段】テーブルと共に回転するワーク座標系で
加工移動経路を指令する。直線移動軸の前記移動経路指
令を移動速度指令に基づいて補間して前記移動径路の補
間位置情報を得る(Ｓ５，６)。また、回転移動軸の移動
指令を補間して回転移動軸の補間位置情報を得る(Ｓ
８)。該回転移動軸の補間位置情報に基づいて直線移動
軸の補間位置情報を補正する(Ｓ９，１０，１１)。前記
移動径路の補正された補間位置情報と、前記回転移動軸
の補間位置情報に基づいて対応する各軸のサーボモータ
を駆動する。ワーク座標系はテーブルと共に回転するか
ら、ワーク座標系で定義された加工形状が回転するワー
ク上に加工されることになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ワークを回転させ
て加工する加工機を制御する数値制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、複数個の直線移動軸及びテーブル
回転移動軸を少なくとも１軸有し、さらに、工具ヘッド
回転用に１軸、または、テーブル回転用に１軸持った工
作機械が知られている。例えば、図１のようなテーブル
１が直交するＸ，Ｙ軸方向に駆動され、該Ｘ，Ｙ軸と直
交するＺ軸方向に工具２が駆動され、さらに、Ｘ軸周り
の回転軸Ａにより工具２が回動制御されると同時に、Ｚ
軸周りの回転軸Ｃによりテーブル１が制御され、テーブ
ル１に載置固定されたワーク３を加工する５軸加工機が
知られている。

【０００３】また、図２のように、工具２は直交する
Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向に駆動され、テーブル１は、Ｘ軸回り
の回転軸Ａ、Ｚ軸回りの回転軸Ｃにより回転制御され、
このテーブル１に載置固定されたワーク３を工具２で加
工するようにした５軸加工機も公知である。

【０００４】それらの回転軸Ａ，Ｃが回転しながら工具
２の先端点が所期の経路を所期の速度で移動する動作を
行うためには、従来はＣＡＭによって微小線分のプログ
ラムを作成し、指令する必要があった。

【０００５】例えば、図３のようなテーブル１の回転用
に１軸（Ｃ軸）、工具２のヘッド回転用に１軸（Ａ軸）
を持った工作機械において、図４のようにテーブル１を
回転させ、かつ工具２の傾き角度を変化させながらテー
ブル１上のワーク３に直線Ｌを切削加工する場合、１個
の直線指令のブロックとして指令することはできず、次
の＜従来のプログラム指令＞の例に示すように、ブロッ
クＮ３０１、Ｎ３０２等，多数のブロックに分割して指
令する必要があった。なお、図３において、ＣＯは、Ｃ
軸の回転中心であり、ＣＳはＣ軸の基準位置であり、プ
ログラムで指令されるＣ軸回転位置がこの基準位置ＣＳ
に位置決めされるように制御されるものである。また、
Ｐは工具２の制御点であり、かつ、この制御点Ｐが工具
２の回転中心である。＜従来のプログラム指令＞Ｎ200 Ｇ01 Ｇ90 ＸXc0 ＹYc
0 ＺZc0 Ａ60.0 Ｃ30.0 ；Ｎ301 ＸXc1 ＹYc1 ＺZc1 Ａ
45.0 Ｃ90.0 ；Ｎ302 ＸXc2 ＹYc2 ＺZc2 Ａ30.0 Ｃ15
0.0 ；Ｇ０１は、切削送り指令であり、Ｇ９０は、アブ
ソリュート指令を意味する。このプログラムにより、工
作機械の各軸は図５のように動作する。図５（ａ）は、
第１のブロック「Ｎ２００」によるＸ軸＝Xc0，Ｙ軸＝Y
c0，Ｚ軸＝Zc0，Ａ軸＝６０度，Ｃ軸＝３０度の位置へ
の位置決め位置であり、第２のブロック「Ｎ３０１」に
よる加工の開始点である。図５（ｂ）は、第２のブロッ
ク「Ｎ３０１」の終点であり、第３のブロック「Ｎ３０
１」の始点を表している。第２のブロック「Ｎ３０１」
の加工指令によって、実線で示すように直線状に切削加
工がなされる。また、図５（ｃ）は第３のブロック「Ｎ
３０１」の終点であり、この第２、第３のブロックの指
令によって、直線Ｌの切削加工がなされる。

【０００６】しかし、このように、この直線Ｌの加工を
２ブロック程度に分割したのでは精度良く直線Ｌを切削
できず、実際は精度良く加工するために、非常に多くの
ブロックに分割して指令する必要がある。

【０００７】なお、図４は便宜上Ｃ軸を固定して描いた
図にしてある。実際はＣ軸が回転しながら動作する。
また、図４と図５はＺ軸＋方向から見た図である。上記
説明では、テーブル回転用に１軸(Ｃ)と工具ヘッド回転
用に１軸(Ａ)持った工作機械で説明しているが、Ａ,Ｃ
以外の軸構成やテーブル回転用に２軸持った工作機械に
おいても同様である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、テーブ
ル回転用に１軸と工具ヘッド回転用に１軸、または、テ
ーブル回転用に２軸持った工作機械等の少なくともテー
ブル回転軸を備えた工作機械において、それらの回転軸
が回転しながら工具先端点が指令された経路を指令され
た速度で移動する動作を行うためには、ＣＡＭによって
微小線分のプログラムを作成し、指令する必要がある。
その結果、．ＣＡＭ装置が必要である。．多くの微小線分の指令になるので、プログラム長が
長くなる。そのため、大容量の記憶装置が必要になる。．プログラム長が長くなるため、ＤＮＣ運転（外部機
器から数値制御装置（ＣＮＣ）にプログラムを転送しな
がら行なう運転）の場合、外部機器からＣＮＣへ高速に
転送する必要がある。．多くの微小線分の指令になるので、ＣＮＣがプログ
ラムを解析することに時間がかかり、スムーズに加工で
きない場合がある。．工具長を変更した場合、ＣＡＭによってプログラム
から作成し直す必要があり、時間がかかる。といった問
題がある。

【０００９】そこで、本発明は、ワークを保持するテー
ブル等を駆動する回転軸を備える加工機の数値制御装置
であって、上述した問題点を解決し、加工プログラムの
作成が容易で、かつその加工プログラム長も短くてす
み、工具長変更にも容易に対処できる数値制御装置を提
供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数個の直線
移動軸及びテーブルの回転移動軸を少なくとも1軸有す
る工作機械、さらには工具をテーブルに対して傾ける回
転移動軸を有する工作機械を制御して、テーブル上に固
定されたワークを工具により連続的に加工するための数
値制御装置であって、前記直線移動軸の移動経路指令、
前記ワークと前記工具との相対移動速度指令および前記
テーブルに対する前記工具の方向として工具方向を与え
るための前記回転移動軸の移動指令を与える移動指令手
段と、前記テーブル上に座標系を定義する手段と、前記
直線移動軸の前記移動経路指令を前記テーブル上に定義
された座標系において前記相対移動速度指令に基づいて
補間して前記移動径路の補間位置情報を得る第１補間手
段と、前記回転移動軸の移動指令を前記移動径路指令及
び相対移動速度指令に基づいて補間して回転移動軸の補
間位置情報を得る第２補間手段と、該回転移動軸の補間
位置情報に基づいて前記第１補間手段からの補間位置情
報を補正する手段とを備え、前記移動径路の補正された
補間位置情報と、前記回転移動軸の補間位置情報に基づ
いて対応する各軸のサーボモータを駆動することによ
り、前記工具上に指定される工具先端点が指令された移
動経路上を指令された速度で移動するように制御する数
値制御装置である。

【００１１】前記第１補間手段からの補間位置情報を補
正する手段は、設定された工具長補正量及び工具径補正
量を加味して補正するようにした。また、前記工具方向
は、回転移動軸の回転移動位置の移動指令として与えら
れるか、方向ベクトルとして与えられるか、または、方
向ベクトルとシフト角度の組み合わせとして与えられ
る。さらに、前記移動指令手段は、前記テーブル上に定
義された座標系がテーブルと共に回転するものとして該
座標系上に前記直線移動軸の移動経路指令を指令するも
のでも、また、テーブルと共には回転しない座標系に基
づいて指令されたものでもよく、テーブルと共には回転
しない座標系に基づいて指令された直線移動軸の移動経
路指令の場合には、前記移動指令手段は、前記直線移動
軸の移動経路指令を前記直線移動軸の移動経路指令をテ
ーブルと共に回転する座標系に変換する手段をも備え
る。また、前記工具先端点は設定されるもので、工具の
頂点、ボールエンドミル工具の先端における半球の中
心、ボールエンドミル工具の先端における半球上の切削
点、フラットエンドミル工具の先端面の中心、フラット
エンドミル工具の先端面の切削点を工具先端点として設
定するが、これら工具の任意の位置及び他種の工具の任
意の位置を工具先端点として設定することも可能であ
る。さらに、旋盤に対しても本発明は適用されるもの
で、ワークを把持しＣ軸によって回転制御されるワーク
把持台を前記テーブルの代わりとすればよいものであ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】まず，本発明の原理について、図
６に示すような、テーブル回転用にＺ軸周りの回転軸で
あるＣ軸と工具ヘッド回転用にＸ軸周りの回転軸である
Ａ軸の２つの回転移動軸を持った工作機械で説明する。
しかし、Ａ，Ｃ軸以外の軸構成やテーブル回転用に２軸
持った工作機械においても同様である。また、工具先端
点Ｔｐは工具上に指定される位置であり、以降の説明で
は、工具先端点Ｔｐは工具の頂点であるとして説明す
る。

【００１３】工具先端点制御モードにおいては、予め設
定されている機械座標系ΣＭ上のワーク座標系ΣＷの原
点位置(Xw,Yw,Zw)を記憶することで、ワーク座標系ΣＷ
を記憶する。また、工具２の回転中心(制御点)Ｐから工
具先端点Ｔｐまでの長さである工具長補正量Ｈを記憶す
る。

【００１４】加工しようとする直線の加工開始点の位
置，すなわち加工開始点の制御点Ｐの機械座標系ΣＭの
位置(Xm,Ym,Zm)、工具方向(Ａ，Ｃ軸の機械座標位置(A
m,Cm))、工具長補正量Ｈから、次の式(1)〜(3)を演算し
て、ワーク座標系ΣＷ上の加工開始時の工具先端点Ｔｐ
の位置(Xs,Ys,Zs)を求める。回転軸については機械座標
位置(Am,Cm)を加工開始位置(As,Cs)とする。また、この
加工開始点の位置(Xm,Ym,Zm,Am,Cm)を後述する補間処理
で用いる前回の補間処理後の位置(Xo,Yo,Zo,Ao,Co)と
し、ワーク座標系ΣＷ上の加工開始時の工具先端点位置
(Xs,Ys,Zs)を前回の補間処理後の位置(Xj,Yj,Zj)とす
る。なお、工具方向は、工具２のワークに対する相対方
向であるから、工具２の回転、テーブル１（ワーク３）
の回転を表すＡ軸，Ｃ軸の回転角Am，Cmで表される。 Xs = Xm−Xw …(1) Ys = Ym−H*cos(Am)−Yw …(2) Zs = Zm−H*sin(Am)−Zw …(3) この時のＣ軸の位置をCzとして記憶する。また、(Xr,Y
r,Zr)は機械座標系上の回転中心位置として別途パラメ
ータに記憶されておく。

【００１５】なお、上述した例では、直線軸の加工開始
の制御点ＰのＸ，Ｙ，Ｚ軸の機械座標位置(Xm,Ym,Z
m)）、工具方向(Ａ，Ｃ軸の機械座標位置(Am,Cm)、工具
長補正量Ｈから、ワーク座標系ΣＷ上の開始時の工具先
端点Ｔｐの位置(Xs,Ys,Zs)を求めたが、工具方向(Ａ
軸，Ｃ軸の機械座標位置(Am,Cm))、工具長補正量Ｈから
工具補正ベクトルＶを求め、直線軸の加工開始の制御点
Ｐの位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の機械座標位置(Xm,Ym,Zm)）が
ワーク座標系上の加工開始時の工具先端点Ｔｐの位置(X
s,Ys,Zs)となるように動作させて、工具先端点制御を開
始することもできる。つまり、次の式(4)〜(6)で示され
るベクトルＶを求め、 Vx=0 …(4) Vy= H*cos(Am) …(5) Vz= H*sin(Am) …(6) Ｘ，Ｙ，Ｚ軸をこのベクトルＶだけ移動させ、そのとき
の機械座標系ΣＭ上の制御点Ｐの位置（Xm,Ym,Zm）から
式(7)〜(9)で示されるようにワーク座標系ΣＷの原点位
置(Xw,Yw,Zw)を減じてワーク座標系ΣＷ上の加工開始時
の工具先端点位置(Xs,Ys,Zs)を求める。 Xs = Xm−Xw …(7) Ys = Ym−Yw …(8) Zs = Zm−Zw …(9) こうして、ワーク座標系ΣＷ上の加工開始時の工具先端
点Ｔｐの位置(Xs,Ys,Zs)を求めた後は、その後のプログ
ラム指令は記憶されたワーク座標系で指令されたものと
みなし(プログラムではそのように指令しておく)、その
ワーク座標系ΣＷ上で指令された速度Ｆにもとづいて補
間を行う。つまり、次のブロックの指令を(Xe,Ye,Ze,A
e,Ce)とした時、次のように補間周期ΔtごとにＸ，Ｙ，
Ｚ，Ａ，Ｃ軸の移動するべき制御点Ｐ(機械座標位置)(X
c,Yc,Zc,Ac,Cc)を求める。

【００１６】まず、ワーク座標系上の補間点(Xi,Yi,Zi)
について、指令速度Ｆにもとづいて補間を行う(第１の
補間)。補間周期をΔt、前回のワーク座標系ΣＷ上の補
間点を(Xj,Yj,Zj)（加工開始時は前述したように(Xs,Y
s,Zs)＝(Xj,Yj,Zj)）とし、 K1 =Δt * F …(10) (Δt間に補間すべき長さ) D = √( (Xe−Xs)² + (Ye−Ys) ² + (Ze−Zs) ²) …(11) （ブロックの長さ）とすると、 Xi = K1 * [(Xe−Xs)／D] + Xj …(12) Yi = K1 * [(Ye−Ys)／D] + Yj …(13) Zi = K1 * [(Ze−Zs)／D] + Zj …(14) Ａ軸、Ｃ軸についても開始位置(As, Cs)から指令位置(A
e, Ce)に向かって補間を行ない(第２の補間)、補間点(A
i,Ci)を求める。この時、補間点(Ai,Ci)の位置は、開始
時の工具先端点(Xs,Ys,Zs)からＸ，Ｙ，Ｚ軸の指令終点
位置(Xe,Ye,Ze)への移動と同じ比例配分とする。つま
り、 K2 = [√((Xi−Xs)² + (Yi−Ys)² + (Zi−Zs)²)]／ [√((Xe−Xs)² + (Ye−Ys)² + (Ze−Zs)²)] …(15) とすると、 Ai = K2*(Ae−As) + As …(16) Ci = K2*(Ce−Cs) + Cs …(17) となる。

【００１７】上記補間処理毎に、テーブル回転分だけ補
正して、上記直線軸の補間点(Xi,Yi,Zi)を変換し、次の
式(18)〜(20)の演算により機械座標系ΣＭ上のＸ，Ｙ，
Ｚ軸の位置(Xa,Ya,Za)を求める。なお、式(18)〜(20)に
おける(Xr,Yr,Zr)は別途パラメータに設定されている回
転中心位置である。 Xa = (Xw + Xi−Xr)*cos(-Ci+Cz)−(Yw + Yi−Yr)*sin(-Ci+Cz) + Xr …(18) Ya = (Xw + Xi−Xr) *sin(-Ci+Cz) + (Yw + Yi−Yr)*cos(-Ci+Cz) + Yr …(19) Za = Zw + Zi …(20) 上記補間処理毎に、補間された工具ヘッド回転軸位置
（Ai）と上記工具長補正量Ｈによって、工具長補正ベク
トルＶ(Vx,Vy,Vz)を計算する。 Vx = 0 …(21) Vy = H*cos(Ai) …(22) Vz = H*sin(Ai) …(23) 上記補間処理毎に、機械座標系ΣＭ上の直線軸位置(Xa,
Ya,Za)と上記工具長補正ベクトルＶを加算して補正し、
直線軸の制御点Ｐの位置(Xc,Yc,Zc)を計算する。ま
た、(Ai,Ci)を(Ac,Cc)とする。 (Xc,Yc,Zc) = (Xa,Ya,Za) + (Vx,Vy,Vz) …(24) 以上のようにして、制御点Ｐの機械座標位置(Xc,Yc,Zc,
Ac,Cc)が求められる。

【００１８】上記直線軸の制御点位置(Xc,Yc,Zc)と前回
の補間処理での直線軸の制御点位置(Xo,Yo,Zo)との差分
を直線軸の移動量としてサーボに出力する。上記補間
された回転軸位置(Ac,Cc)と前回の補間処理における回
転軸位置(Ao,Co)との差分を回転軸の移動量としてサー
ボに出力する。

【００１９】今回の制御点位置(Xc,Yc,Zc)を(Xo,Yo,Zo)
とし、今回の回転軸補間位置(Ac,Cc)を(Ao,Co)として、
次回の補間に備える。次の指令が工具先端点制御終了指
令であった場合、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸について、次の式(25)〜
(27)で求められる指令がプログラム指令(Xp,Yp,Zp)であ
ったとみなみなし、以降のプログラム指令に対応する。 Xp = Xc−Xw …(25) Yp = Yc−Yw …(26) Zp = Zc−Zw …(27) 以上のようにして、回転するテーブルに載置されたワー
クに対して、簡単なＮＣプログラムにより補間しながら
正確な加工を行うことができる。なお、ここでは簡単な
ためＡ，Ｃ軸についてワーク座標系ΣＷを考慮していな
いが、Ａ，Ｃ軸に対してＸ，Ｙ，Ｚ軸と同様にワーク座
標系ΣＷを考慮して計算することも可能である。

【００２０】上述した説明では、工具先端点制御開始時
にワーク座標系ΣＷが記憶され、記憶されたワーク座標
系ΣＷ上でプログラムが指令され、その記憶されたワー
ク座標系ΣＷはテーブル回転と共に回転する場合の方式
である。この方式であると、ワーク座標系ΣＷはテーブ
ル１と共に回転するから、ワーク座標系ΣＷにおいて、
加工しようとする形状を工具先端点Ｔｐ位置の経路とし
て指令しておけば、この経路とワーク座標系ΣＷとの関
係は固定されたものとなるが、このワーク座標系ΣＷが
テーブル１と共に回転するから，テーブル１上のワーク
３に対して加工された形状は、ワーク座標系ΣＷにおい
て指令した形状となる。

【００２１】しかしながら，固定されたワーク座標系上
でプログラムしても良い。つまり、ワーク座標系ΣＷは
テーブル回転とともに回転はせず、そのテーブル回転に
は影響を受けないワーク座標系ΣＷ上でプログラムが指
令されることも可能である。

【００２２】この場合は、式(10)〜(15)で用いた次のブ
ロックの指令を(Xe,Ye,Ze)の代わりに次の式(28)〜(30)
の計算を行って得られた位置(Xe1,Ye1,Ze1)を (Xe,Ye,Z
e)とみなして、式(10)以降の処理を行う。つまり、図７
に示すように、回転しないワーク座標系ΣＷＲ上の指令
位置(Xe,Ye,Ze)から記憶されたワーク座標系(テーブル
と共に回転するワーク座標系)ΣＷ上での位置(Xe1,Ye1,
Ze1)を求め、その位置を記憶されたワーク座標系(テー
ブルと共に回転するワーク座標系)ΣＷ上での指令位置
とみなして式(10)以降の処理を行う。 Xe1=(Xw+Xe-Xr)*cos(Ce-Cz)-(Yw+Ye-Yr)*sin(Ce-Cz)-(Xw-Xr) …(28) Ye1=(Xw+Xe-Xr)*sin(Ce-Cz)+(Yw+Ye-Yr)*cos(Ce-Cz)-(Yw-Yr) …(29) Ze1=Ze …(30) また、工具方向をI,J,Kのような方向ベクトルで指令し
てもよい。この方向ベクトルによる指令に基づいて、回
転軸がどのような位置に補間されるべきか数値制御装置
（ＣＮＣ）側で自動計算する方法を採用してもよい。こ
の場合、次のブロックの指令を(Xe,Ye,Ze,Ae,Ce)とした
が、その指令を(Xe,Ye,Ze,Ie,Je,Ke)とし、(Ie,Je,Ke)
を記憶されたワーク座標系上の工具方向を示すベクトル
とする。そして、方向ベクトル(Ie,Je,Ke)から対応する
回転軸位置(Ae,Ce)を計算し、計算された回転軸位置(A
e,Ce)を使用して上記の処理を行うようにすればよい。

【００２３】また、工具方向をI,J,Kのような方向ベク
トルとそれからのシフト量で指定してもよい。工具先端
点がボールエンドミル工具の先端における半球上の切削
点である場合、図１７のように加工物表面に垂直な方向
をI,J,Kの方向ベクトルで指令し、工具方向をI,J,Kの方
向からのプログラム進行方向に対する接線方向のシフト
角度Qで指令することができる。その場合、指令を(Xe,Y
e,Ze,Ie,Je,Ke,Qe)とし、(Ie,Je,Ke)を加工物表面の垂
直方向を示すベクトルとし、(Qe)を指令されたプログラ
ム進行方向に対する接線方向のシフト角度とする。そし
て、(Ie,Je,Ke) 、(Qe)およびプログラム進行方向から
対応する回転軸位置(Ae,Ce)を計算するとともに、(Ie,J
e,Ke)と工具径補正量Dから工具先端球中心を求める。そ
して、求めた工具先端球中心を上記の処理における工具
先端点とし、計算された回転軸位置(Ae,Ce)を使用して
上記の処理を行うようにすればよい。

【００２４】ここで、シフト角度Qについては、プログ
ラム進行方向に対する接線方向のシフト角度をQ1、プロ
グラム進行方向に対する法線方向のシフト角度をQ2とし
て指令することも可能である。その場合も、上記と同様
に、対応する回転軸位置(Ae,Ce)を計算するとともに、
(Ie,Je,Ke)と工具径補正量Dから工具先端球中心を求
め、求めた工具先端球中心を上記の処理における工具先
端点とし、計算された回転軸位置(Ae,Ce)を使用して上
記の処理を行うようにすればよい。

【００２５】また、工具先端点がフラットエンドミル工
具の先端面の切削点である場合は、図１８のように、工
具方向をI,J,Kの方向ベクトルまたは回転軸位置で指令
し、工具先端面の切削点と工具先端面中心の距離を工具
径補正量Dで指令する。工具方向をI,J,Kの方向ベクトル
で指令する場合、指令を(Xe,Ye,Ze,Ie,Je,Ke)とし、(I
e,Je,Ke)を工具方向を示すベクトルとする。そして、(I
e,Je,Ke)から対応する回転軸位置(Ae,Ce)を計算し、(I
e,Je,Ke) とプログラム指令の進行方向が作る面上で(I
e,Je,Ke)に垂直な方向に工具先端点から工具径補正量D
だけ距離をとった点として工具先端面中心の位置を求め
る。そして、求めた工具先端面中心を上記の処理におけ
る工具先端点とし、計算された回転軸位置(Ae,Ce)を使
用して上記の処理を行うようにすればよい。

【００２６】図８は本発明の工具先端点制御を実施する
一実施形態の数値制御装置（ＣＮＣ）１００のブロック
図である。ＣＰＵ１１は数値制御装置１００を全体的に
制御するプロセッサである。ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２
に格納されたシステムプログラムをバス２０を介して読
み出し、該システムプログラムに従って数値制御装置全
体を制御する。ＲＡＭ１３には一時的な計算データや表
示データ及び表示器／ＭＤＩユニット７０を介してオペ
レータが入力した各種データが格納される。ＣＭＯＳメ
モリ１４は図示しないバッテリでバックアップされ、数
値制御装置１００の電源がオフされても記憶状態が保持
される不揮発性メモリとして構成される。ＣＭＯＳメモ
リ１４中には、インターフェイス１５を介して読み込ま
れた加工プログラムや表示器／ＭＤＩユニット７０を介
して入力された加工プログラム等が記憶される。また、
ＲＯＭ１２には、加工プログラムの作成及び編集のため
に必要とされる編集モードの処理や自動運転のための処
理を実施するための各種システムプログラムがあらかじ
め書き込まれている。

【００２７】本発明を実行する加工プログラム等の各種
加工プログラムはインターフェイス１５やＣＲＴ／ＭＤ
Ｉユニット７０を介して入力し、ＣＭＯＳメモリ１４に
格納することができる。

【００２８】インターフェイス１５は、数値制御装置１
００とアダプタ等の外部機器７２との接続を可能とする
ものである。外部機器７２側からは加工プログラムや各
種パラメータ等が読み込まれる。また、数値制御装置１
００内で編集した加工プログラムは、外部機器７２を介
して外部記憶手段に記憶させることができる。ＰＭＣ
（プログラマブル・マシン・コントローラ）１６は、数
値制御装置１００に内蔵されたシーケンスプログラムで
工作機械の補助装置（例えば、工具交換用のロボットハ
ンドといったアクチュエータ）にＩ／Ｏユニット１７を
介して信号を出力し制御する。また、工作機械の本体に
配備された操作盤の各種スイッチ等の信号を受け、必要
な信号処理をした後、ＣＰＵ１１に渡す。

【００２９】表示器／ＭＤＩユニット７０はディスプレ
イやキーボード等を備えた手動データ入力装置であり、
インターフェイス１８は表示器／ＭＤＩユニット７０の
キーボードからの指令，データを受けてＣＰＵ１１に渡
す。インターフェイス１９は手動パルス発生器等を備え
た操作盤７１に接続されている。

【００３０】各軸の軸制御回路３０〜３４はＣＰＵ１１
からの各軸の移動指令量を受けて、各軸の指令をサーボ
アンプ４０〜４４に出力する。サーボアンプ４０〜４４
はこの指令を受けて、各軸のサーボモータ５０〜５４を
駆動する。各軸のサーボモータ５０〜５４は位置・速度
検出器を内蔵し、この位置・速度検出器からの位置・速
度フィードバック信号を軸制御回路３０〜３４にフィー
ドバックし、位置・速度のフィードバック制御を行う。
なお、図８では、位置・速度のフィードバックについて
は省略している。

【００３１】サーボモータ５０〜５４は、工作機械の
Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ａ，Ｃ軸を駆動するもので、図１、図２に
示した５軸工作機械を駆動制御するものである。また、
スピンドル制御回路６０は主軸回転指令を受け、スピン
ドルアンプ６１にスピンドル速度信号を出力する。スピ
ンドルアンプ６１はスピンドル速度信号を受けて、主軸
モータ６２を指令された回転速度で回転させる。ポジシ
ョンコーダ６３は、主軸モータ６２の回転に同期して帰
還パルスをスピンドル制御回路６０にフィードバック
し、速度制御を行う。

【００３２】以上のような数値制御装置１００の構成は
従来の数値制御装置の構成とは変りはなく、この数値制
御装置１００によって、図１、図２に示すような５軸加
工機を駆動制御して工具先端点制御を実施する。そこ
で、この数値制御装置により図１に示すタイプの５軸加
工機を制御して工具先端点制御による加工の一例を以下
説明する。

【００３３】＜ワーク座標系ΣＷがテーブルと共に回転
する場合＞まず、図６に示すように、機械座標系ΣＭに
おけるワーク座標系ΣＷの原点位置（Ｘｗ，Ｙｗ，Ｚ
ｗ）を設定してワーク座標系ΣＷを設定記憶させてお
く。さらに、機械座標系ΣＭにおけるテーブル１（ワー
ク３）の回転中心位置（Ｘｒ，Ｙｒ，Ｚｒ）をパラメー
タとして設定記憶しておく。以下に説明する例では、Ｘ
ｗ＝Ｘｒ，Ｙｗ＝Ｙｒとしているが、必ずしも等しくな
くてもよい。

【００３４】そして、回転するワーク３に対する加工の
工具先端点制御モードによる加工プログラム指令は、上
記設定したワーク座標系ΣＷで作成される。そしてこの
ワーク座標系ΣＷは、工具先端点制御開始時に記憶さ
れ、工具先端点制御中はこのワーク座標系ΣＷはテーブ
ルと共に回転する方式、すなわち、ワーク座標系ΣＷは
テーブル１に張り付いた形となるものである。

【００３５】そこで、図９に示すように、回転するワー
ク３上に直線Ｌを加工するために次のような加工プログ
ラム指令がなされたとする。＜本発明のプログラムの例１−テーブルと共にワーク座標系ΣＷが回転する＞Ｎ100 Ｇ54 Ｈ01 Ｃ30.0 ；：ワーク座標系選択、工具長補正番号指定Ｎ101 Ｇ90 Ｇ00 Ｘ0.0 Ｙ150.0 Ｚ86.603 Ａ 60.0 Ｃ 30.0 ；始点への位置決めＮ200 Ｇ43.4 ；：工具先端点制御開始Ｎ301 Ｇ01 Ｘ- 86.603 Ｙ- 50.0 Ｚ0.0 Ａ 30.0 Ｃ 150.0 Ｆ5000 ；直線Ｌの切削加工指令Ｎ400 Ｇ49 ；：工具先端点制御終了Ｎ１００のブロックにおいて、数値制御装置１００はそ
の時のワーク座標系（Ｇ５４のワーク座標系原点位置:X
w,Yw,Zw）を記憶，設定し、工具補正番号０１に対応す
る工具長補正量Ｈを記憶する。ここでは、工具長補正量
Ｈは100.0で、ワーク座標系ΣＷ、回転中心位置(Xw,Yw,
Zw)=(Xr,Yr,Zr)=(200.0, 200.0, 100.0)とする。

【００３６】Ｎ１０１のブロックにおいて、「Ｇ90」は
アブソリュート指令のコードで、「Ｇ00」は位置決め指
令のコードであり、制御点Ｐのワーク座標系ΣＷ上の位
置が「Ｘ0.0 Ｙ150.0 Ｚ86.603 Ａ 60.0 Ｃ 30.0 」と
して指令されている。

【００３７】このワーク座標系ΣＷ上での指令は、機械
座標系ΣＭ上に変換され、機械座標位置(Xm,Ym,Zm,Am,C
m)は次のようになる。 Xm = 0.0 + 200.0 = 200.0 …(31) Ym = 150.0 + 200.0 = 350.0 …(32) Zm = 86.603 + 100.0 = 186.603 …(33) Am = 60.0 …(34) Cm = 30.0 …(35) そして、このＮ１０１のブロックの指令により、工作機
械の各軸は上記位置に移動させられる。この状態を図１
０（ａ）に示す。

【００３８】Ｎ２００のブロックの「Ｇ43.4」の指令
は、工具先端点制御開始指令であり、以後、この工具先
端点制御の終了までは、工具先端点Ｔｐの移動軌跡がプ
ログラムとして指令される。このＮ２００の「Ｇ43.4」
の指令により、現在の制御点Ｐ、工具方向(Am,Cm)、工
具長補正量Ｈから開始時の工具先端点Ｔｐ＝(Xs,Ys,Zs)
を求める。現在の制御点Ｐ(機械位置)が(Xm,Ym,Zm)=(2
00.0, 350.0, 186.603)、工具方向が(A60.0, C30.0)、
工具長補正量Ｈが100.0の場合、上述した式(１)〜
（３）により、下記に示すように、工具先端点位置Ｔｐ
＝(Xs,Ys,Zs)は(X0.0,Y100.0, Z0.0)となる。 Xs = Xm−Xw = 200.0−200.0 = 0.0 …(36) Ys = Ym−H*cos(Am)−Yw = 350.0−100.0*cos(60.0)−200.0 = 100.0 …(37) Zs = Zm−H*sin(Am)−Zw = 186.603−100.0*sin(60.0)−100.0 = 0.0 …(38) 上記の値を(Xj,Yj,Zj)にもセットし、上記制御点Ｐの機
械座標位置(Xm,Ym,Zm,Am,Cm)を(Xo,Yo,Zo,Ao,Co)とす
る。また、C軸の位置30.0をCzとする。

【００３９】このときの状態は図１０（ａ）の状態で、
直線Ｌの加工開始位置に工具２は位置決めされた状態で
ある。Ｎ３０１のブロックにおける「Ｇ01」は切削送り
指令であり、工具先端点Ｔｐ＝(Xs,Ys,Zs)が(X-86.603,
Y-50.0, Z0.0)、工具方向が(A30.0, C150.0)の目標値
まで、送り速度Ｆが5000mm/minで切削加工する指令であ
る。

【００４０】Ｘ，Ｙ，Ｚ軸について、開始時の工具先端
点Ｔｐ(Xs,Ys,Zs)＝(X0.0, Y100.0,Z0.0)から指令位置
(Xe,Ye,Ze)＝(X-86.603, Y-50.0, Z0.0)に向かって補間
を行ない、補間点(Xi,Yi,Zi)を求める。すなわち、式
（１０）〜（１４）の演算を行って補間点(Xi,Yi,Zi)を
求める。補間周期Δt=1msecとすると、 K1=1msec*5000mm/min=0.083mm …(39) D=√（(-86.603−0.0)² + (-50.0−100.0)² + (0.0−0.0)²) = 173.205 …(40) Xi = 0.083 * (86.603 / 173.205) + Xj = 0.042 + Xj …(41) Yi = 0.083* (150.0 / 173.205) + Yj = 0.072 + Xj …(42) Zi = 0.0 …(43) Ａ軸、Ｃ軸についても現在位置(A60.0, C30.0)から指令
位置(A 30.0, C150.0)に向かって補間を行ない、補間点
(Ai,Ci)を求める。この時、補間点(Ai,Ci)の位置は、
工具先端点Ｔｐの加工開始時の位置(Xs,Ys,Zs)＝(X0.0,
Y100.0, Z0.0)から指令終点位置(Xe,Ye,Ze) (X-86.60
3, Y-50.0 Z0.0)への移動と同じ比例配分とする。つま
り、式(１５)より、 K2 = [√((Xi−0.0)² + (Yi−100.0)² + (Zi−0.0)²)]/[√((-86.603−0.0)² + (-50.0−100.0)² + (0.0−0.0)²)] …(44) とすると、式(１６)、(１７)より Ai = K2*(30.0−60.0) …(45) Ci = K2*(150.0−30.0) …(46) となる。

【００４１】例えば、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の補間点(Xi,Yi,Zi)
が(-43.302, 25.0, 0.0)の時、Ai=45.0, Ci=90.0,とな
る（図１０(ｂ)参照）。

【００４２】Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の補間点(Xi,Yi,Zi)、Ｃ軸の
補間位置(Ci)から実際に工具先端点Ｔｐが移動する機械
座標系ΣＭ上の補間位置(Xa, Ya. Za)を式(１８)〜(２
０)を演算して求める。たとえば、図１０(ｂ)に示すよ
うに、Ｃ軸の補間位置がCi=90.0の時、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の
補間点の位置は(Xi,Yi,Zi)=(-43.302, 25.0, 0.0)であ
り、下記に示すように、式(１８)〜(２０)を行うことに
より、機械座標系ΣＭ上の工具先端点Ｔｐの補間位置(X
a, Ya. Za)=(175.0, 243.302, 100.0)が得られる。 Xa = (-43.302)*cos(-90.0+30.0)−25.0*sin(-90.0+30.0) + 200.0 = 200.0 …(47) Ya = (-43.302)*sin(-90.0+30.0) + 25.0*cos(-90.0+30.0) + 200.0 = 250.0 …(48) Za = 0.0 + 100.0 = 100.0 …(49) また、Ａ軸の補間位置(Ai)から工具長補正ベクトルＶを
求める。Ai=45.0の時、式(２１)〜(２２)より、工具長
補正ベクトルＶは(0.0, 70.711, 70.711)となる。 Vx = 0.0 …(50) Vy = 100*cos(45.0) = 70.711 …(51) Vz = 100*sin(45.0) = 70.711 …(52) そこで、求めた機械座標系ΣＭ上の工具先端点Ｔｐの補
間位置(Xa, Ya. Za)に上記工具長補正ベクトルＶを加算
する式(２４)の演算を行って、機械座標系ΣＭ上の制御
点Ｐの位置(Xc,Yc,Zc)を求める。 Xc = 200.0 + 0.0 = 200.0 …(53) Yc = 250.0 + 70.711 = 320.711 …(54) Zc = 100.0 + 70.711 = 170.711 …(55) 前回の補間周期におけるＸ，Ｙ，Ｚ軸の制御点Ｔｐ(Xc,
Yc, Zc)と前回の制御点Ｔｐ(Xo, Yo, Zo)との差分を今
回の補間周期におけるＸ，Ｙ，Ｚ軸の移動量としてＸ，
Ｙ，Ｚ軸の軸制御回路３０〜３２へ出力する。また、同
時に前回の補間周期におけるＡ，Ｃ軸の補間位置(Ao,C
o)と今回の補間周期におけるＡ，Ｃ軸の補間点(Ai,Ci)
＝(Ac,Cc)との差分を今回の補間周期におけるＡ，Ｃ軸
の移動量としてＡ軸、Ｃ軸の軸制御回路３３、３４へ出
力する。さらに、今回の制御点Ｐの位置(Xc,Yc,Zc)を(X
o, Yo, Zo)とし、工具方向(Ac,Cc)を(Ao,Co)とする。

【００４３】以上のようにして、補間処理をしてＸ，
Ｙ，Ｚ，Ａ，Ｃ軸補間位置へ駆動しながら、Ｎ３０１の
ブロックで指令した位置まで移動させ、ワーク３に切削
加工を行う。図１０(ｃ)はこの加工終了位置に達して加
工が終了した状態を表す。

【００４４】そして、Ｎ４００のブロックの「Ｇ49」
は、工具先端点制御終了のコードであり、このコードが
読み込まれると、制御点Ｐに対する最後の補間点（Xc,Y
c,Zc）を式(２５)〜(２７)の演算を行いワーク座標系に
変換し、プログラム指令(Xp,Yp,Zp)であったとみなし、
以降のプログラム指令に対応する。 Xp = Xc−Xw = 200.0−200.0 = 0.0 …(56) Yp = Yc−Yw = 386.603−200.0 = 186.603 …(57) Zp = Zc−Zw = 150.0−100.0 = 50.0 …(58) これによって、図１０(ｃ)に示すように直線Ｌの切削加
工が完了する。図３〜図５で説明した従来の直線Ｌの切
削では、前述した＜従来のプログラム例＞では、「N30
1」、「N302」の２ブロックでこの直線Ｌを切削加工す
るように記載したが、この２つのブロックでは、精度の
高い直線加工ができないことから、実際はさらに多数の
ブロックの指令が必要となる。しかし、本発明は、上述
したように＜本発明のプログラムの例１＞、及び、図９
〜図１０で示すように、「N301」の１ブロックの指令で
よく、プログラムが簡単となる。

【００４５】なお、上述した例は工具方向を工具２の回
転角を示すＡ軸の位置と、テーブルの回転を示すＣ軸の
位置によって、工具方向を示したが、工具方向をI,J,K
のような方向ベクトルで指令し、回転軸がどのような位
置に補間されるべきか数値制御装置側で自動計算するこ
ともできる。

【００４６】この場合、上記プログラムにおいて、Ｎ３
０１では、Ａ30.0 Ｃ150.0と指令しているが、これは、
記憶されたワーク座標系上では、 X:-0.866, Y:-0.5,
Z:0.577 の方向である。したがって、Ａ30.0 Ｃ150.0の
代わりにＩ-0.866 Ｊ-0.5 Ｋ0.577と指令し、このＩ，
Ｊ，Ｋの方向から実際のＡ軸、Ｃ軸の移動方向はＡ30.0
Ｃ150.0であることを数値制御装置で計算させるように
してもよい。

【００４７】＜ワーク座標系ΣＷを固定した場合＞次
に、テーブルと共に回転せず、固定されたワーク座標系
ΣＷＲ上でプログラムする場合の実施例について述べ
る。つまり、ワーク座標系ΣＷＲはテーブル回転ととも
に回転はせず、そのテーブル回転には影響を受けないワ
ーク座標系ΣＷＲ上でプログラムが指令される場合の実
施例について述べる。

【００４８】先に示した＜本発明のプログラム例１＞と
同じように直線Ｌを加工するときのプログラム指令は次
のようになる。＜本発明のプログラム例２−ワーク座標系ΣＷを固定＞Ｎ100 Ｇ54 Ｈ01 Ｃ30.0 ；：ワーク座標系選択設定、工具長補正番号指定Ｎ101 Ｇ90 Ｇ00 Ｘ0.0 Ｙ150.0 Ｚ86.603 Ａ 60.0 Ｃ 30.0 ；：始点への位置決めＮ200 Ｇ43.4 ；：工具先端点制御開始Ｎ301 Ｇ01 Ｘ0.0 Ｙ100.0 Ｚ0.0 Ａ 30.0 Ｃ 150.0 Ｆ5000；：直線Ｌの切削加工指令Ｎ400 Ｇ49 ；：工具先端点制御終了この「プログラムの例２」が「プログラム例１」と相違
する点は「Ｎ301」のブロックにおいて、「プログラム
例１」では、「Ｇ01 Ｘ- 86.603 Ｙ- 50.0 Ｚ0.0 Ａ 30.0 Ｃ 150.0
Ｆ5000」であったが、「プログラム例２」では、「Ｇ01 Ｘ0.0 Ｙ100.0 Ｚ0.0 Ａ 30.0 Ｃ 150.0 Ｆ500
0」であり、このブロックの指令のみが相違し他は同じであ
る。

【００４９】この「プログラム例２」のブロック「Ｎ30
1」の指令は、固定されたワーク座標系ΣＷＲ上の工具
先端位置Ｔｐで指令されているものであるから、この位
置をテーブル１の回転と共に回転するワーク座標系上の
位置に変換すれば、その後は上述したプログラム例１の
処理と同一となる。

【００５０】すなわち、このブロックで指令された位置
(加工終了目標位置)(Xe,Ye,Ze)を式(28)〜(30)で示した
次の演算を行うことによって、テーブル１と共に回転す
るワーク座標系上の位置(Xe1,Ye1,Ze1)を求め、位置(Xe
1,Ye1,Ze1)をテーブル１と共に回転するワーク座標系Σ
ＷＲ上での指令位置とみなして、以降の処理では、(Xe
1,Ye1,Ze1)を(Xe,Ye,Ze)の代わりに用いればよい。 Xe1 = (Xw + Xe−Xr)*cos(Ce-Cz)−(Yw + Ye−Yr)*sin(Ce-Cz)−(Xw−Xr) = 0.0*cos(120.0)−100.0*sin(120.0) = -86.603 …(59) Ye1 = (Xw + Xe−Xr) *sin(Ce-Cz) + (Yw + Ye−Yr)*cos(Ce-Cz)−(Yw−Yr) = 0.0*sin(120.0) + 100.0*cos(120.0) = -50.0 …(60) Ze1 = Ze =0.0 …(61) 以上のように、変換した位置(Xe1,Ye1,Ze1)＝(-86.603,
-50.0, 0.0)は、「プログラム例１」のブロック「Ｎ30
1」の指令「Ｘ- 86.603 Ｙ- 50.0 Ｚ0.0」で指令された
位置と同じであり、以後の処理動作は、上述したプログ
ラム例１で述べたものと同一となる。

【００５１】図１１は、数値制御装置１００のプロセッ
サ１１が実行する工具先端点制御のフローチャートであ
る。

【００５２】プロセッサ１１は、プログラムより工具先
端点制御指令の「Ｇ４３．４」を読み込むとこの図１１
に示す処理を開始する。なお、先のプログラム例１、２
に示すように、この工具先端点制御指令の「Ｇ４３．
４」が読み込まれる前には、ワーク座標系ΣＷ（Xw,Yw,
Zw）、工具長補正量Ｈは指定され記憶されている。ま
た、工具先端点制御による加工開始位置へすでに位置決
めされているものとする。

【００５３】工具先端点制御指令の「Ｇ４３．４」が読
み込まれると、位置決めされている現在の制御点Ｐの位
置(Xm,Ym,Zm)、Ａ軸，Ｃ軸の回転角Am，Cm、及び工具長
補正量Ｈより、式(１)〜(３)の演算を行うことにより、
ワーク座標系ΣＷ上の加工開始時の工具先端点位置(Xs,
Ys,Zs)をもとめる(ステップＳ１)。

【００５４】位置(Xm,Ym,Zm,Am,Cm)を１つ前の補間時の
位置(Xo,Yo,Zo,Ao,Co)として記憶し、工具先端点位置(X
s,Ys,Zs)を１つ前の補間位置(Xj,Yj,Zj)として記憶す
る。さらに、(Am,Cm)を (As,Cs)、CmをCsとして記憶す
る(ステップＳ２)。その後、次のブロックを読み工具先
端点制御終了指令(Ｇ４９)か否か判断する(ステップＳ
３、Ｓ４)。工具先端点制御指令（Ｇ４３．４）の後に
は、切削加工指令がプログラムされているから，これが
読み込まれ，ステップＳ５に進み、このブロックで読込
まれた指令位置(Xe,Ye,Ze)とステップＳ１で求めた現在
の工具先端位置(Xs,Ys,Zs)及び指令速度Ｆより，式(１
０)、(１１)の演算を行って、補間周期間に移動すべき
長さＫ１、及び当該ブロックで指令された加工長Ｄを求
める(ステップＳ５)。

【００５５】求められた、Ｋ１、Ｄ、指令位置(Xe,Ye,Z
e)、現在の位置(Xs,Ys,Zs)、位置(Xj,Yj,Zj)を用いて、
式(１２)〜(１４)の演算を行って、補間点位置(Xi,Yi,Z
i)を求める(ステップＳ６)。また、式(１５)の演算を行
って、比例定数Ｋ２を求め(ステップＳ７)、求めた比例
定数Ｋ２を使用して、式(１６)，(１７)の演算を行い
Ａ，Ｃ軸の補間点Ai、Ciを求める(ステップＳ８)。

【００５６】求められたテーブル1の回転角Ciにより、
式(１８)〜(２０)の演算を行い、この回転分、補間点位
置(Xi,Yi,Zi)を回転させて機械座標系上の工具先端位置
(Xa,Ya,Za)を求める(ステップＳ９)。さらに、求めれた
工具の傾きであるＡ軸の回転角Aiより、式(２１)〜(２
３)の演算を行い、工具長補正ベクトルＶ(Vx,Vy,Vz)を
求め(ステップＳ１０)、機械座標系上の工具先端点位置
(Xa,Ya,Za)に工具長補正ベクトルＶ(Vx,Vy,Vz)を加算し
て(式(２４))、機械座標系上の制御点Ｐの位置(Xc,Yc,Z
c)を求める(ステップＳ１１)。

【００５７】(Xi,Yi,Zi)を(Xj,Yj,Zj)として格納し、ま
た、(Ai,Ci)を(Ac,Cc)として格納し(ステップＳ１２)、
次の補間処理に備える。そして、補間によって得られた
制御点Ｐの位置(Xc,Yc,Zc)から現在位置(Xo,Yo,Zo)を減
じて、その値をＸ，Ｙ，Ｚ軸のサーボモータ５０、５
１、５２への指令として出力する。また、Ａ，Ｃ軸の補
間位置Ac、Ccから現在位置Ao、Coを減じてその値をＡ，
Ｃ軸のサーボモータ５３、５４への指令として出力する
(ステップＳ１３)。

【００５８】次に、制御点Ｐの位置(Xc,Yc,Zc)、Ａ，Ｃ
軸の補間位置Ac、Ccを、現在位置(Xo,Yo,Zo)、現在の位
置Ao、Coとして，記憶し(ステップＳ１４)、当該ブロッ
クの終点位置まで達したか判断し(ステップＳ１５)、達
してなければ、ステップＳ６に戻り、ステップＳ６以下
の処理を行う。

【００５９】以下、ステップＳ６〜ステップＳ１６の処
理を繰り返し実行し、指令位置まで補間して各軸を駆動
制御し、ステップＳ１５でこのブロックでの指令位置に
達したことが判別されると、この終点位置(Xe,Ye,Ze,A
e,Ce)を次のブロックの開始位置として記憶し(ステップ
Ｓ１６)、ステップＳ３に戻り、ステップＳ３以下の処
理を実行する。加工のブロックが続き、工具先端点制御
終了の指令が読込まれなければ、ステップＳ３以下の処
理を繰り返し実行し、工具先端点制御終了コードが読込
まれると、ステップＳ４より、ステップＳ１７に移行
し、式(２５)〜(２７)の演算を行って、(Xp,Yp,Zp)を求
め、これをプログラム指令として、この工具先端点制御
処理を終了する。

【００６０】なお、上述したように、工具先端点制御の
プログラムが、テーブルと共に回転しない固定されたワ
ーク座標系ΣＷＲで位置が指令されている場合には、ス
テップＳ５で読み出された指令位置(Xe,Ye,Ze)を、式
(２８)〜(３０)によってワークと共に回転する座標系Σ
Ｗ上の位置(Xe1,Ye1,Ze1)に変換し、この位置(Xe1,Ye1,
Ze1)を指令位置(Xe,Ye,Ze)の代わりに使用して、図１１
に示す処理を実行すればよい。

【００６１】また、工具補正ベクトルＶを先に補正する
方法を採用する場合には、ステップＳ１の処理が相違す
るのみである。この場合、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸の機械座標系上
の制御点Ｐの現在位置(Xm,Ym,Zm)、Ａ，Ｃ軸の現在位置
(Am,Cm)を読み取り、このＡ，Ｃ軸の現在位置(Am,Cm)と
工具補正量Ｈより、式(４)〜(６)の演算を行って工具補
正ベクトルＶを求め、このベクトル分だけＸ，Ｙ，Ｚ軸
を移動させる。そしてこの移動後のＸ，Ｙ，Ｚ軸の位置
を読み取り、これを制御点Ｐの現在位置(Xm,Ym,Zm)とし
て、式(７)〜(９)の演算を行って、ワーク座標系ΣＷ上
の加工開始時の工具先端点位置(Xs,Ys,Zs)を求めるよう
にすればよい。他は、図１１に示す処理と同一である。

【００６２】また、上述した実施形態では、テーブル回
転用に１軸(Ｃ)、工具ヘッド回転用に１軸(Ａ)を持った
工作機械で説明したが、Ａ，Ｃ軸以外の軸構成や、テー
ブル回転用に２軸を持った工作機械にも同様に適用でき
るものである。また、図１９に示すようにテーブル回転
軸Ｃのみで、工具ヘッド回転用軸Ａを持たない工作機械
にも本発明は適用できるものである。この場合、Ａ軸に
ついての指令値、現在値等全て「０」または固定値を入
れればよいものである。同様に、図２０に示すように、
工具ヘッド回転軸Ａのみで、テーブル回転用軸Ｃを持た
ない工作機械にも本発明は適用できるものである。この
場合、Ｃ軸についての指令値、現在値等全て「０」又は
固定値を入れればよいものである。さらに、本発明は、
旋盤において５軸加工を実現することも可能である。例
えば、図２１に示すように、ワーク３をＣ軸で回転さ
せ、工具２をＢ軸で回転するようにした旋盤において
も、本発明は適用できるものである。図２１に示す旋盤
による５軸加工の加工機は、ワーク３をワーク把持台４
上に治具によって固定し、工具２を直交する直線移動軸
によりＸ，Ｙ，Ｚ軸方向に駆動すると共に、Ｂ軸により
Ｙ軸周りに回転するように構成している。この図２１に
示す旋盤による加工機は、上述した図１に示す５軸加工
機における工具ヘッド回転用のＡ軸の代わりに工具２を
回転させるＢ軸を用いるだけで、他は実質的に差異はな
いものであり、Ａ軸の代わりにＢ軸を用いることによっ
て、本発明を適用できるものである。

【００６３】また、工具先端点Ｔｐは、工具２上に指定
される位置であり、上述した説明では、工具先端点Ｔｐ
は工具の頂点であるとして説明したが、工具先端点Ｔｐ
は、図１２〜図１６に示すように、工具２上の各種位置
を工具先端点Ｔｐとして設定するものである。

【００６４】図１２は、工具先端点Ｔｐが工具先端にあ
る場合を示す図であり、図１３は工具先端点Ｔｐがボー
ルエンドミル工具の先端における半球の中心にある場
合、図１４は工具先端点Ｔｐがボールエンドミル工具の
先端における半球上の切削点である場合、図１５は工具
先端点Ｔｐがフラットエンドミル工具の先端面の中心で
ある場合、図１６は工具先端点Ｔｐがフラットエンドミ
ル工具の先端面の切削点である場合を示す図である。

【００６５】

【発明の効果】本発明は、少なくともテーブル回転用に
１軸を有し、さらには、テーブル回転用に１軸と工具ヘ
ッド回転用に１軸、または、テーブル回転用に２軸持っ
た工作機械の数値制御装置であり、これらの回転軸が回
転しながら工具先端点が所期の経路を所期の速度で移動
する加工を行うとき、プログラムを容易に作成でき、プ
ログラム長が短くなり、工具長を変更した場合ＣＡＭか
らプログラムを作成し直す必要がなく加工サイクルタイ
ムを短縮できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】テーブル回転用に１軸と工具ヘッド回転用に１
軸を有する５軸加工機の説明図である。

【図２】テーブルがＸ軸回りの回転軸Ａ、Ｚ軸回りの回
転軸Ｃにより回転制御され５軸加工機の説明図である。

【図３】テーブルの回転用に１軸（Ｃ軸）、工具のヘッ
ド回転用に１軸（Ａ軸）を持った工作機械の要部説明図
である。

【図４】テーブルを回転させ工具の傾き角度を変化させ
ながらテーブル上のワークに直線を切削加工する場合の
従来例の説明図である。

【図５】従来例による直線加工の動作説明図である。

【図６】テーブル回転用に１軸(Ｃ)と工具ヘッド回転用
に１軸(Ａ)持った工作機械を本発明の一実施形態の数値
制御装置により制御して加工するときの原理説明図であ
る。

【図７】同実施形態による、別な加工方法の原理説明図
である。

【図８】本発明の一実施形態のブロック図である。

【図９】同実施形態による直線切削加工の説明図であ
る。

【図１０】同実施形態による直線加工の動作説明図であ
る。

【図１１】同実施形態の動作フローチャートである。

【図１２】工具先端点が工具先端にある場合を示す図で
ある。

【図１３】工具先端点がボールエンドミル工具の先端に
おける半球の中心にある場合の説明図である。

【図１４】工具先端点がボールエンドミル工具の先端に
おける半球上の切削点である場合の説明図である。

【図１５】工具先端点がフラットエンドミル工具の先端
面の中心である場合の説明図である。

【図１６】工具先端点がフラットエンドミル工具の先端
面の切削点である場合の説明図である。

【図１７】工具先端点がボールエンドミル工具の先端面
の切削点である場合で、方向ベクトルでシフト量を指定
するときの説明図である。

【図１８】工具先端点がフラットエンドミル工具の先端
面の切削点である場合で、方向ベクトルでシフト量を指
定するときの説明図である。

【図１９】本発明が適用可能なテーブル回転軸のみで、
工具ヘッド回転用の軸を持たない工作機械の例を示す図
である。

【図２０】本発明が適用可能な工具ヘッド回転軸のみ
で、テーブル回転用の軸を持たない工作機械の例を示す
図である。

【図２１】本発明が適用される旋盤による５軸加工機の
説明図である。

【符号の説明】１テーブル２工具３ワーク４ワーク把持台１００数値制御装置Ｐ制御点ＣＯ回転中心ＣＳＣ軸基準位置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5H269 AB05 BB05 BB08 CC07 CC13 DD01 EE01 HH02 RA01 RB03 RB13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数個の直線移動軸及びテーブルの回転
移動軸を少なくとも1軸有する工作機械を制御して、テ
ーブル上に固定されたワークを工具により連続的に加工
するための数値制御装置において、前記直線移動軸の移
動経路指令、前記ワークと前記工具との相対移動速度指
令および前記テーブルに対する前記工具の方向として工
具方向を与えるための前記回転移動軸の移動指令を与え
る移動指令手段と、前記テーブル上に座標系を定義する
手段と、前記直線移動軸の前記移動経路指令を前記テー
ブル上に定義された座標系において前記相対移動速度指
令に基づいて補間して前記移動径路の補間位置情報を得
る第１補間手段と、前記回転移動軸の移動指令を前記移
動径路指令及び相対移動速度指令に基づいて補間して回
転移動軸の補間位置情報を得る第２補間手段と、該回転
移動軸の補間位置情報に基づいて前記第１補間手段から
の補間位置情報を補正する手段と、を備え、前記移動径
路の補正された補間位置情報と、前記回転移動軸の補間
位置情報に基づいて対応する各軸のサーボモータを駆動
することにより、前記工具上に指定される工具先端点が
指令された移動経路上を指令された速度で移動するよう
にしたことを特徴とする数値制御装置。
【請求項２】前記工作機械は、前記回転移動軸として
工具を前記テーブルに対して傾ける回転移動軸をも含む
請求項１記載の数値制御装置。
【請求項３】前記工作機械は、前記回転移動軸として
前記テーブルを前記工具に対して傾ける回転移動軸をも
含む請求項１記載の数値制御装置。
【請求項４】前記第１補間手段からの補間位置情報を
補正する手段は、設定された工具長補正量、工具径補正
量、またはその両方を加味して補正する請求項１乃至３
の内いずれか１項記載の数値制御装置。
【請求項５】前記工具方向は、回転移動軸の回転移動
位置の移動指令として与えられる請求項１乃至４の内い
ずれか１項記載の数値制御装置。
【請求項６】前記工具方向は，方向ベクトルとして与
えられる請求項１乃至４の内いずれか１項記載の数値制
御装置。
【請求項７】前記移動指令手段は、前記直線移動軸の
移動経路指令を前記テーブル上に定義された座標系がテ
ーブルと共に回転するものとして該座標系上に基づいて
指令している請求項１乃至６の内いずれか１項記載の数
値制御装置。
【請求項８】前記移動指令手段は、前記直線移動軸の
移動経路指令をテーブルと共には回転しない座標系に基
づいて指令された前記直線移動軸の移動経路指令をテー
ブルと共に回転する座標系に変換して前記直線移動軸の
移動経路指令とする請求項１乃至６の内いずれか１項記
載の数値制御装置。
【請求項９】工具先端点は工具の頂点である請求項１
乃至８の内いずれか１項記載の数値制御装置。
【請求項１０】工具先端点はボールエンドミル工具の
先端における半球の中心、または、ボールエンドミル工
具の先端における半球上の切削点である請求項１乃至８
の内いずれか１項記載の数値制御装置。
【請求項１１】工具先端点はフラットエンドミル工具
の先端面の中心、または、フラットエンドミル工具の先
端面の切削点である請求項１乃至８の内いずれか１項記
載の数値制御装置。
【請求項１２】複数個の直線移動軸及び回転軸を少な
くとも1軸有する工作機械を制御して、回転軸によって
回転するワーク把持台上に固定されたワークを工具によ
り連続的に加工するための数値制御装置において、前記
直線移動軸の移動経路指令、前記ワークと前記工具との
相対移動速度指令および前記回転軸によって回転するワ
ーク把持台に対する前記工具の方向として工具方向を与
えるための前記回転軸の移動指令を与える移動指令手段
と、前記回転軸によって回転するワーク把持台上に座標
系を定義する手段と、前記直線移動軸の前記移動経路指
令を前記回転軸によって回転するワーク把持台上に定義
された座標系において前記相対移動速度指令に基づいて
補間して前記移動径路の補間位置情報を得る第１補間手
段と、前記回転軸の移動指令を前記移動径路指令及び相
対移動速度指令に基づいて補間して回転軸の補間位置情
報を得る第２補間手段と、該回転軸の補間位置情報に基
づいて前記第１補間手段からの補間位置情報を補正する
手段と、を備え、前記移動径路の補正された補間位置情
報と、前記回転軸の補間位置情報に基づいて対応する各
軸のモータを駆動することにより、前記工具上に指定さ
れる工具先端点が指令された移動経路上を指令された速
度で移動するようにしたことを特徴とする数値制御装
置。