JP2011086127A - 数値制御システムの経路軌跡点計算装置およびその計算方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来技術ではシリアル通信のデータ量が増えて、軌跡誤差が生じていた。
【解決手段】コンピュータ数値制御工作機械の加工経路軌跡点計算に応用される数値制御システムの経路軌跡点計算装置を提供する。前記経路軌跡点計算装置は主に上位制御手段と、サーボ駆動手段とを備えている。前記上位制御手段は前記加工経路軌跡を解読することで複数の実行命令を生成するインタープリタを提供している。前記複数の実行命令はシリアル通信インターフェイスを介して、前記上位制御手段から前記サーボ駆動手段の待ち行列バッファに送信され格納されて、さらに前記待ち行列バッファが送出した前記複数の実行命令は経路軌跡点計算手段により受信されるとともに計算されて、複数の経路軌跡点が生成される。
【選択図】図３

Description

本発明は数値制御システムの経路軌跡点計算装置およびその計算方法に関し、とりわけ待ち行列バッファを備えた数値制御システムの経路軌跡点計算装置およびその計算方法に関する。

移動制御は精密加工機械における核心となる技術であり、その応用範囲には位置決め制御または速度制御といった産業機械から高精度の各種コンピュータ数値制御工作機械（ＣＮＣ ｍａｃｈｉｎｅ ｔｏｏｌｓ）までが含まれる。移動制御システムの構築は、各種ソフト・ハードウェアの技術を整合して構成しなければならず、使用者にとっては、システムの基本機能の要求以外に、コストの高低、システムの安定性、使用頻度、保守サービス、その他ソフト・ハードウェアとの拡張性および互換性などもまた移動制御システムを評価する要素となっている。また実際の移動制御システムにおいては、各軸の位置の制御のみならず、各軸の制御速度もまた考慮に入れられる。したがって、各軸の位置または速度制御が良くなければ、機械位置決めの精度に直接影響を及ぼし、製品の歩留まりが悪くなってしまう。

コンピュータ数値制御ＣＮＣ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ）はコンピュータ支援製造（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ−ａｉｄｅｄ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ、ＣＡＭ）ソフトウェアにより数値制御のＧ−Ｃｏｄｅファイルを生成して、さらに前記Ｇ−ＣｏｄｅファイルプログラムをＣＮＣ制御システムに入力して、コンピュータが数値信号により、機械の自動移動動作を制御して、加工対象の切削加工作業を実現するものである。

数値制御工作機械は、工作機械にコンピュータを用いた数値制御システム（Ｃｏｍｐｕｔｅｒｉｚｅｄ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ）を搭載したものであって、数値データをコンピュータ数値制御システムに入力し、そしてコンピュータ数値制御システムは計算を経て命令を送出し、工作機械に対して主軸の回転、切削刃の交換、切削刃の移動、冷却剤の開閉などを制御することで、プログラマによる所期の動作が完了する。

特許文献１には、移動式フィルタ（ｍｏｖｉｎｇ ｆｉｌｔｅｒ）および遅延器を用いて逆解析器を構築しており、これにより、比較的滑らかな同位相の位置、速度および加速度命令を得ることができるうえ、サーボ遅延現象を大幅に改善できるものが開示されている。

米国特許第６，７７２，０２０ Ｂ２号明細書

上記特許文献１の方法では二段階のフィルタ構造を採用しているため、制御ループの命令再構成が実現され、しかもフィルタの設計において機械の特性を同時に考慮する必要がある。しかし、命令逆解析器の設計における複雑さが増しても、この方法の実用性も低下し、この方法ではより高いレベルの曲線の連続性を保証することはできない。

したがって、シリアル通信のデータ量を低減するとともに、軌跡誤差が生じる問題を解決できる数値制御システムの経路軌跡点計算装置およびその計算方法を如何にして設計するかということは、本発明の発明者が克服して、解決すべき一大課題である。

上記問題を解決するために、本発明では、コンピュータ支援製造（ＣＡＭ）ソフトウェアで生成したＧ−Ｃｏｄｅファイルで加工経路軌跡を規定するためのコンピュータ数値制御工作機械の加工経路軌跡点計算に応用される数値制御システムの経路軌跡点計算装置を提供する。前記経路軌跡点計算装置は上位制御手段と、サーボ駆動手段とを備えている。

前記上位制御手段はインタープリタ（ｉｎｔｅｒｐｒｅｔｅｒ）と、第１の高速シリアル通信インターフェイスとを備えている。前記インタープリタ（ｉｎｔｅｒｐｒｅｔｅｒ）は前記Ｇ−Ｃｏｄｅファイルを読み取るとともに、前記Ｇ−Ｃｏｄｅファイルを解読することで、複数の実行命令（ｅｘｅｃｕｔａｂｌｅ ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓ）を生成する。前記第１の高速シリアル通信インターフェイスは、前記複数の実行命令を送信する通信インターフェイスを提供するために、前記インタープリタに接続されている。

前記サーボ駆動手段は第２の高速シリアル通信インターフェイスと、待ち行列バッファ（ｑｕｅｕｅ ｂｕｆｆｅｒ）と、経路軌跡点計算手段とを備えている。前記第２の高速シリアル通信インターフェイスは、前記サーボ駆動手段と前記上位制御手段とを電気的に接続するとともに、前記複数の実行命令を受信する通信インターフェイスを提供するために、前記上位制御手段の前記第１の高速シリアル通信インターフェイスに接続されている。前記待ち行列バッファ（ｑｕｅｕｅ ｂｕｆｆｅｒ）は、前記上位制御手段が前記サーボ駆動手段に送信する前記複数の実行命令を格納する格納空間を提供するために前記第２の高速シリアル通信インターフェイスに接続されている。前記経路軌跡点計算手段は、前記待ち行列バッファが送出した前記複数の実行命令を受信するとともに計算して、複数の経路軌跡点を生成するために、前記待ち行列バッファに接続されている。

上記の問題を解決するために、本発明では、コンピュータ数値制御工作機械の加工経路軌跡を計算するために、上位制御手段が複数の実行命令をサーボ駆動手段に提供するのに応用される数値制御システムの経路軌跡点計算方法を提供する。前記経路軌跡点計算方法は、まず、Ｇ−Ｃｏｄｅファイルを読み取るステップと、その後、インタープリタを介して前記Ｇ−Ｃｏｄｅファイルを解読して、前記複数の実行命令を生成するステップと、その後、前記複数の実行命令を待ち行列バッファに順次送信して、前記複数の実行命令を格納するステップと、その後、前記複数の実行命令を経路軌跡点計算手段に順次送信するステップと、最後に、前記経路軌跡点計算手段により前記複数の実行命令を複数の経路軌跡点として直接計算するステップステップと、を含む。

上記により、前記数値制御システムの経路軌跡点計算装置およびその計算方法は、前記上位制御手段が前記サーボ駆動手段に送信するデータ量を大幅に削減することができるので、シリアル通信の速度を高めなくても良い。しかも、基本的な実行命令（単一命令）で直接経路軌跡を計算できるので、軌跡誤差が生じる問題はなく、同時に経路軌跡位置、角速度および角加速度の計算と位置ループとの同期計算が実現され、システムの追従性を大幅に向上させることができる。しかも、実行命令の送信エラーの際には、直ちに再送信できるので、システムの安定性が高まる。

本発明の上位制御手段およびサーボ駆動手段の通信概略図である。 本発明の経路軌跡点計算方法のフローチャートである。 本発明の待ち行列バッファが複数の実行命令を格納するフローチャートである。 本発明の前記待ち行列バッファが前記複数の実行命令を格納する概略図である。 本発明のコンピュータ数値制御工作機械の加工経路軌跡の範例図である。 図５Ａに対応する前記加工経路軌跡のＧ−Ｃｏｄｅプログラム命令である。

本発明が所期の目的を達成するために採用する技術、手段および効果がより明確に理解できるように、以下にて本発明に関する詳細な説明および図面を参照されたい。本発明の目的、特徴および長所はこれにより理解が深まりかつ具体的に理解できるものと確信する。しかしながら、図面は参考および説明用に過ぎず、本発明を制限するためのものではない。

本発明の技術内容および詳細な説明については、図面を合わせて下記のとおり説明する。

図１を参照されたい。これは本発明の数値制御システムの経路軌跡点計算装置における上位制御手段およびサーボ駆動手段の通信概略図である。前記数値制御システムの経路軌跡点計算装置は、コンピュータ支援製造（ＣＡＭ）ソフトウェアで生成したＧ−Ｃｏｄｅファイルで加工経路軌跡を規定するためのコンピュータ数値制御工作機械の加工経路軌跡点計算に応用される。前記経路軌跡点計算装置は主に、上位制御手段１０と、サーボ駆動手段２０とを備えている。前記上位制御手段１０はインタープリタ（ｉｎｔｅｒｐｒｅｔｅｒ）１０２と、第１の高速シリアル通信インターフェイス１０４とを備えている。また、前記サーボ駆動手段２０は第２の高速シリアル通信インターフェイス２０２と、待ち行列バッファ（ｑｕｅｕｅ ｂｕｆｆｅｒ）２０４と、経路軌跡点計算手段２０６とを備えている。

前記インタープリタ１０２は前記Ｇ−Ｃｏｄｅファイルを読み取るとともに、前記Ｇ−Ｃｏｄｅファイルを解読することで、複数の実行命令（ｅｘｅｃｕｔａｂｌｅ ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓ）を生成する。前記第１の高速シリアル通信インターフェイス１０４は、前記複数の実行命令を送信する通信インターフェイスを提供するために、前記インタープリタ１０２に接続されている。前記第２の高速シリアル通信インターフェイス２０２は、前記サーボ駆動手段２０と前記上位制御手段１０とを電気的に接続するとともに、前記複数の実行命令を受信する通信インターフェイスを提供するために、前記上位制御手段１０の前記第１の高速シリアル通信インターフェイス１０４に接続されている。前記待ち行列バッファ（ｑｕｅｕｅ ｂｕｆｆｅｒ）２０４は、前記上位制御手段１０が前記サーボ駆動手段２０に送信する前記複数の実行命令を格納する格納空間を提供するために前記第２の高速シリアル通信インターフェイス２０２に接続されている。前記経路軌跡点計算手段２０６は、前記待ち行列バッファ２０４が送出した前記複数の実行命令を受信するとともに計算して、複数の経路軌跡点を生成するために、前記待ち行列バッファ２０４に接続されている。

前記Ｇ−Ｃｏｄｅファイルの内容は加工パターンコードであって、準備機能コード（ｐｒｅｐａｒａｔｏｒｙ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｃｏｄｅ）とも言われている。前記複数の加工パターンコードはＧ００からＧ９９までの合計１００余りのプログラム命令からなるが、主に加工経路軌に直接影響する命令はＧ００命令、Ｇ０１命令、Ｇ０２命令、Ｇ０３命令である。このうち、前記Ｇ００命令は高速位置決め（ｒａｐｉｄ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ）命令、前記Ｇ０１は直線切削（ｌｉｎｅａｒ ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ）命令、前記Ｇ０２命令は順時計方向円形切削（ＣＷ ｃｉｒｃｕｌａｒ ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ）命令、そして前記Ｇ０３命令は逆時計方向円形切削（ＣＷ ｃｉｒｃｕｌａｒ ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ）命令である。その他のＧ−Ｃｏｄｅ命令の多くは工作機械の制御命令である。

図２を参照されたい。これは本発明の経路軌跡点計算方法のフローチャートである。前記経路軌跡点計算方法のステップを下記に詳細に説明する。まず、インタープリタ（ｉｎｔｅｒｐｒｅｔｅｒ）がＧ−Ｃｏｄｅファイルを読み取る（Ｓ１００）。前記インタープリタを介して前記Ｇ−Ｃｏｄｅファイルを解読して、複数の実行命令を生成する（Ｓ２００）。つまり、前記Ｇ−Ｃｏｄｅファイルが前記インタープリタで順次読み込まれるとき、前記インタープリタが最適化処理を行って送給速度、回転角、単一の適合を決定し、最適な前記複数の実行命令を出力する。その後、上位制御手段が前記複数の実行命令をサーボ駆動手段の待ち行列バッファに順次送信して、前記複数の実行命令を格納する（Ｓ３００）。前記サーボ駆動手段が、前記上位制御手段が送信した前記複数の実行命令を受信した後、前記複数の実行命令を前記待ち行列バッファ内に順次格納する（詳細は下記における図３の説明を合わせる）。その後、前記サーボ駆動手段の経路軌跡点計算手段が、前記待ち行列バッファに格納されている前記複数の実行命令を読み取り、前記複数の実行命令を前記経路軌跡点計算手段に順次送信する（Ｓ４００）。その後、前記複数の実行命令は前記経路軌跡点計算手段により直接計算されて、複数の経路軌跡点が生成される（Ｓ５００）。したがって、前記Ｇ−Ｃｏｄｅファイルは前記インタープリタにより前記複数の実行命令として解読されるとともに、前記複数の実行命令はシリアル通信の内容とされ、しかも前記サーボ駆動手段により直接計算されることで、前記数値制御システムの経路軌跡点計算が実現する。

図３を参照されたい。これは本発明の待ち行列バッファが複数の実行命令を格納するフローチャートである。前記インタープリタが複数の実行命令を生成した（Ｓ２００）後、まず前記上位制御手段が送信中止命令を送出したか否かを判断して（Ｓ３１０）、前記上位制御手段が前記複数の実行命令の送信または前記複数の実行命令の送信中止を確認する。もし前記上位制御手段が前記送信停止命令を送出したのであれば、前記上位制御手段は前記複数の実行命令の送信を中止したことになり、前記複数の実行命令の待ち行列バッファへの送信を中止する（Ｓ３１２）ことで、前記上位制御手段が緊急停止命令を送出したとき、前記複数の実行命令を前記サーボ駆動手段に送信するのを直ちに中止して、前記サーボ駆動手段の動作を中断することができる状態を確保する状態を確保する。もし前記上位制御手段が送信中止命令を送出していなければ、前記上位制御手段は前記複数の実行命令の送信を許可したことになり、前記上位制御手段は前記複数の実行命令の送信がすべて終了しているか否かを判断する（Ｓ３２０）。もし上位制御手段が、前記複数の実行命令はすべて送信済みであると判断したときには、前記複数の実行命令の送信を終了する（Ｓ３２２）。もし上位制御手段が、前記複数の実行命令の送信がすべて終了しているわけではないと判断したとき、前記サーボ駆動手段は前記待ち行列バッファの格納空間がすでに満状態であるか否かを判断する（Ｓ３３０）。もし前記サーボ駆動手段が、前記待ち行列バッファの格納空間がすでに満状態であると判断したとき、前記複数の実行命令の前記待ち行列バッファへの送信を中止する（Ｓ３１２）。つまり、前記待ち行列バッファの格納空間が満状態であるときには、前記サーボ駆動手段は前記複数の実行命令の再送信を中止するよう前記上位制御手段に通知する。もしサーボ駆動手段が、前記待ち行列バッファの格納空間に空きがある状態であると判断したときには、前記複数の実行命令を前記待ち行列バッファに送信して格納する（Ｓ３３２）。つまり、前記待ち行列バッファの格納空間に空きがある状態であるときには、前記サーボ駆動手段は前記複数の実行命令を引き続き送信するよう前記上位制御手段に通知する。その後、前記ステップ（Ｓ３３２）の後、前記サーボ駆動手段は前記複数の実行命令を正確に受信したか否かを判断して（Ｓ３４０）、前記上位制御手段が前記複数の実行命令を前記サーボ駆動手段に正確に送信したかを確認する。もし前記サーボ駆動手段が受信した前記複数の実行命令が正確でないときには、前記サーボ駆動手段は受信済みの前記複数の実行命令を削除するとともに、前記複数の実行命令を再送信するよう前記上位制御手段に要求する（Ｓ３４２）。もし前記サーボ駆動手段が受信した前記複数の実行命令が正確であるときには、ステップ（Ｓ４００）、つまり前記待ち行列バッファ内の前記複数の実行命令を前記経路軌跡点計算手段に順次送信するステップを実行する。

また、前記ステップ（Ｓ３１２）の後、つまり前記複数の実行命令を前記待ち行列バッファに送信するのを中止した後、ステップ（Ｓ３１０）、つまり前記上位制御手段が前記送信中止命令を送出したか否かを判断するステップを再度実行する。また、前記ステップ（Ｓ３４２）の後、前記サーボ駆動手段が受信済みの前記複数の実行命令を削除するとともに、前記複数の実行命令を再送信するよう前記上位制御手段に要求するステップの後、ステップ（Ｓ３１０）、つまり前記上位制御手段が送信中止命令を送出したか否かを判断するステップを再度実行する。しかも、前記ステップ（Ｓ３１０）の後、前記した各ステップの手順を繰り返すが、ここでは説明を割愛する。

図４を参照されたい。これは本発明の前記待ち行列バッファが前記複数の実行命令を格納する概略図である。待ち行列（ｑｕｅｕｅ）はデータ処理の仕組みであって、主に入力されたシリアル通信の順序を保つものであって、つまりは、待ち行列の要素が先に入るか、または先に取り出されるというものであり、このような方式は「先入れ先出し（Ｆｉｒｓｔ−ｉｎ−Ｆｉｒｓｔ−Ｏｕｔ、ＦＩＦＯ）」である。このため、本発明においては、前記サーボ駆動手段２０は、前記サーボ駆動手段１０が前記サーボ駆動手段２０に送信する前記複数の前記複数の実行命令Ｉ_ｅ１，Ｉ_ｅ２，Ｉ_ｅ３，・・・，Ｉ_ｅＮを格納する格納空間を提供するための待ち行列バッファ（ｑｕｅｕｅ ｂｕｆｆｅｒ ）２０４を提供している。前記複数の実行命令Ｉ_ｅ１，Ｉ_ｅ２，Ｉ_ｅ３，・・・，Ｉ_ｅＮは前記上位制御手段１０が前記サーボ駆動手段２０に送信する順序に応じて、前記サーボ駆動手段２０における前記待ち行列バッファ２０４の格納空間に順次格納される。図中、矢印の方向は、前記前記複数の実行命令Ｉ_ｅ１，Ｉ_ｅ２，Ｉ_ｅ３，・・・，Ｉ_ｅＮのアクセス方向である。図示するように、Ｇ−Ｃｏｄｅファイルはコンピュータ支援製造（ＣＡＭ）ソフトウェアにより生成されて、コンピュータ数値制御工作機械の加工経路軌跡を規定する。前記Ｇ−Ｃｏｄｅファイルは前記上位制御手段１０のインタープリタ（図示しない。図１を参照されたい）により読み取られるとともに、前記Ｇ−Ｃｏｄｅファイルは前記インタープリタにより解読されて、複数の前記複数の実行命令Ｉ_ｅ１，Ｉ_ｅ２，Ｉ_ｅ３，・・・，Ｉ_ｅＮが生成される。前記上位制御手段１０は第１の高速シリアル通信インターフェイス（図示しない。図１を参照されたい）を備え、前記サーボ駆動手段２０は、前記複数の前記複数の実行命令Ｉ_ｅ１，Ｉ_ｅ２，Ｉ_ｅ３，・・・，Ｉ_ｅＮを送信する通信インターフェイスを提供するために、第２の高速シリアル通信インターフェイス（図示しない。図１を参照されたい）を備えている。本実施例については、仮に前記待ち行列バッファ２０４の格納空間に空きがある状態であるとき、前記サーボ駆動手段２０は前記複数の実行命令Ｉ_ｅ１，Ｉ_ｅ２，Ｉ_ｅ３，・・・，Ｉ_ｅＮを引き続き送信するよう前記上位制御手段に通知するので、前記複数の前記複数の実行命令Ｉ_ｅ１，Ｉ_ｅ２，Ｉ_ｅ３，・・・，Ｉ_ｅＮは前記待ち行列バッファ２０４の格納空間に順次格納される。また、前記サーボ駆動手段２０の経路軌跡点計算手段（図示しない。図１を参照されたい）が前記待ち行列バッファ２０４の格納空間から前記複数の前記複数の実行命令Ｉ_ｅ１，Ｉ_ｅ２，Ｉ_ｅ３，・・・，Ｉ_ｅＮを読み取るとき、前記サーボ駆動手段２０は先入れ先出しの方式で、前記待ち行列バッファ２０４内の前記前記複数の実行命令Ｉ_ｅ１，Ｉ_ｅ２，Ｉ_ｅ３，・・・，Ｉ_ｅＮを前記経路軌跡点計算手段に順次送信することで、複数の経路軌跡点を生成する。

図５Ａおよび図５Ｂを参照されたい。これはそれぞれ本発明のコンピュータ数値制御工作機械の加工経路軌跡の範例図、および図５Ａに対応する前記加工経路軌跡のＧ−Ｃｏｄｅプログラム命令である。本実施例において、重点は、前記Ｇ−Ｃｏｄｅプログラム命令は前記加工経路軌跡に対して前記コンピュータ数値制御工作機械の加工プログラム上に如何に応用するかと言うことを説明するところにあるので、ここでは実際の加工工程において必要となる切削刃半径補正命令およびその他の工作機械の制御命令は省略する。前記複数の切削刃半径補正命令はそれぞれＧ４０命令（刃径補正取り消し）、Ｇ４１命令（刃径左方向補正）およびＧ４２命令（刃径右方向補正）である。いわゆる切削刃半径補正とは、刃自身が一定の半径を持っているので、実際の加工工程において、加工される加工対象の外側寸法は切削刃の直径値分減り、これに対して、前記加工対象の内側寸法は切削刃の直径値分増える。

前記Ｇ−Ｃｏｄｅファイルが加工経路軌跡に主に影響する命令はＧ００命令、Ｇ０１命令、Ｇ０２命令およびＧ０３命令である。このうち前記Ｇ００命令は高速位置決め（ｒａｐｉｄ ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ）命令、前記Ｇ０１は直線切削（ｌｉｎｅａｒ ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ）命令、前記Ｇ０２命令は順時計方向円形切削（ＣＷ ｃｉｒｃｕｌａｒ ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ）命令、そして前記Ｇ０３命令は逆時計方向円形切削（ＣＷ ｃｉｒｃｕｌａｒ ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ）命令である。したがって、図５Ｂにおいて、１行目のＧ−Ｃｏｄｅ実行命令は前記切削刃のＡ（−２０、−２０）点の位置への高速位置決めを制御するものである。２行目のＧ−Ｃｏｄｅ実行命令は前記切削刃を直線切削で、かつ経路軌跡でＡ（−２０、−２０）点からＢ（０、０）点までの加工を制御するものである。３行目のＧ−Ｃｏｄｅ実行命令は前記切削刃を直線切削で、かつ経路軌跡でＢ（０、０）点からＣ（０、３５）点までの加工を制御するものである。４行目のＧ−Ｃｏｄｅ実行命令は前記切削刃を直線切削で、かつ経路軌跡でＣ（０、３５）点からＤ（２０、３５）点までの加工を制御するものである。５行目のＧ−Ｃｏｄｅ実行命令は前記切削刃を半径Ｒ６５にて逆時計方向円形切削で、かつ経路軌跡でＤ（２０、３５）点からＥ（２５、６０）点までの加工を制御するものである。６行目のＧ−Ｃｏｄｅ実行命令は前記切削刃を半径Ｒ２５にて順時計方向円形切削で、かつ経路軌跡でＥ（２５、６０）点からＦ（６５、６０）点までの加工を制御するものである。７行目のＧ−Ｃｏｄｅ実行命令は前記切削刃を半径Ｒ６５にて逆時計方向円形切削で、かつ経路軌跡でＦ（６５、６０）点からＧ（７０、３５）点までの加工を制御するものである。８行目のＧ−Ｃｏｄｅ実行命令は前記切削刃を直線切削で、かつ経路軌跡でＧ（７０、３５）点からＨ（９０、３５）点までの加工を制御するものである。９行目のＧ−Ｃｏｄｅ実行命令は前記切削刃を直線切削で、かつ経路軌跡でＨ（９０、３５）点からＩ（９０、０）点までの加工を制御するものである。１０行目のＧ−Ｃｏｄｅ実行命令は切削刃を直線切削で、かつ経路軌跡でＩ（９０、０）点からＪ（４５，１０）点までの加工を制御するものである。１１行目のＧ−Ｃｏｄｅ実行命令は前記切削刃を直線切削で、かつ経路軌跡Ｊ（４５，１０）点からＢ（０、０）点までの加工を制御するものである。１２行目のＧ−Ｃｏｄｅ実行命令は前記切削刃を直線切削で、かつ経路軌跡でＢ（０、０）点からＡ（−２０、−２０）点までの加工を制御するものである。

図４の説明を合わせる。本実施例において、１行目から１２行目までの命令はＧ−Ｃｏｄｅファイルの内容であって、前記Ｇ−Ｃｏｄｅファイルは前記インタープリタにより読み取られるとともに、前記インタープリタは前記Ｇ−Ｃｏｄｅファイルを解読して１行目から１２行目の命令に対応する複数の実行命令Ｉ_ｅ１，Ｉ_ｅ２，Ｉ_ｅ３，・・・，Ｉ_１２を生成する。上位制御手段１０が前記送信中止命令を送出していなければ、前記上位制御手段１０は前記複数の実行命令Ｉ_ｅ１，Ｉ_ｅ２，Ｉ_ｅ３，・・・，Ｉ_１２の送信を許可する。その後、前記サーボ駆動手段２０が、前記複数の実行命令Ｉ_ｅ１，Ｉ_ｅ２，Ｉ_ｅ３，・・・，Ｉ_１２の送信がすべて終了しているわけではないと判断したとき、本実施例を例とすると、現時点では、前記複数の実行命令Ｉ_ｅ１，Ｉ_ｅ２，Ｉ_ｅ３，・・・，Ｉ_１２の送信がすべて終了しているわけではないということになる。その後、前記サーボ駆動手段２０が前記待ち行列バッファ２０４の格納空間に空きがある状態であると判断したとき、前記複数の実行命令Ｉ_ｅ１，Ｉ_ｅ２，Ｉ_ｅ３，・・・，Ｉ_１２を前記待ち行列バッファ２０４に順次送信して格納する。仮に前記上位制御手段１０が、先頭三つの実行命令Ｉ_ｅ１，Ｉ_ｅ２，Ｉ_ｅ３を前記待ち行列バッファ２０４ に送信して格納するのを許可したときには、そして前記先頭三つの実行命令Ｉ_ｅ１，Ｉ_ｅ２，Ｉ_ｅ３を先入れ先出し（ｆｉｒｓｔ−ｉｎ −ｆｉｒｓｔ−ｏｕｔ）の方式で前記待ち行列バッファ２０４に格納する。つまり、１行目のＧ−Ｃｏｄｅ実行命令は前記切削刃をＡ（−２０、−２０）点の位置への高速位置決めを制御するものである。２行目のＧ−Ｃｏｄｅ実行命令は前記切削刃を直線切削で、かつ経路軌跡でＡ（−２０、−２０）点からＢ（０、０）点までの加工を制御するものである。３行目のＧ−Ｃｏｄｅ実行命令は前記切削刃を直線切削で、かつ経路軌跡でＢ（０、０）点からＣ（０、３５）点までの加工を制御するものである。その後、前記サーボ駆動手段２０が前記複数の実行命令Ｉ_ｅ１，Ｉ_ｅ２，Ｉ_ｅ３を正確に受信すると、前記待ち行列バッファ２０４内の先頭三つの実行命令Ｉ_ｅ１，Ｉ_ｅ２，Ｉ_ｅ３を前記経路軌跡点計算手段２０６に送信するとともに、前記経路軌跡点計算手段２０６により計算して、複数の経路軌跡点を生成する。

しかしながら、もし前記複数の実行命令Ｉ_ｅ１，Ｉ_ｅ２，Ｉ_ｅ３を前記待ち行列バッファ２０４に送信する過程において、前記サーボ駆動手段２０での前記実行命令Ｉ_ｅ１，Ｉ_ｅ２，Ｉ_ｅ３'の受信にエラーがあった場合には（３つめの実行命令Ｉ_ｅ３‘にエラー）、受信した前記複数の実行命令Ｉ_ｅ１，Ｉ_ｅ２，Ｉ_ｅ３’は前記上位制御手段１０が送信すべき前記複数の実行命令Ｉ_ｅ１，Ｉ_ｅ２，Ｉ_ｅ３ではないので、前記上位制御手段１０は受信済みの前記エラーの実行命令Ｉ_ｅ３''を削除するとともに、正確な前記実行命令Ｉ_ｅ３を再送信するように前記上位制御手段１０に要求する。また、もし前記複数の実行命令Ｉ_ｅ１，Ｉ_ｅ２，Ｉ_ｅ３を前記待ち行列バッファ２０４に送信する過程において、前記サーボ駆動手段２０が、前記待ち行列バッファ２０４の格納空間が満状態であると判断したとき、前記上位制御手段１０は前記複数の実行命令Ｉ_ｅ１，Ｉ_ｅ２，Ｉ_ｅ３の前記待ち行列バッファ２０４への送信を中止する。また、もし前記複数の実行命令Ｉ_ｅ１，Ｉ_ｅ２，Ｉ_ｅ３を前記待ち行列バッファ２０４に送信する過程において、もし前記上位制御手段１０が、前記複数の実行命令Ｉ_ｅ１，Ｉ_ｅ２，Ｉ_ｅ３，・・・，Ｉ_ｅ１２の送信がすべて終了していると判断したとき、前記複数の実行命令Ｉ_ｅ１，Ｉ_ｅ２，Ｉ_ｅ３，・・・，Ｉ_ｅ１２を送信する作業を終了する。また、もし前記複数の実行命令Ｉ_ｅ１，Ｉ_ｅ２，Ｉ_ｅ３を前記待ち行列バッファ２０４に送信する過程において、前記上位制御手段１０が前記送信中止命令を送出したとき、前記サーボ駆動手段は現在の単一の目的点で停止することで、前記上位制御手段１０が緊急停止命令を送出したとき、前記複数の実行命令Ｉ_ｅ１，Ｉ_ｅ２，Ｉ_ｅ３，・・・，Ｉ_ｅ１２を前記サーボ駆動手段２０に送信するのを直ちに中止して、前記サーボ駆動手段２０の動作を中断することができる状態を確保する。

本発明の数値制御システムの経路軌跡点計算装置およびその計算方法は主に、前記上位制御手段１０の前記インタープリタ１０２で前記Ｇ−Ｃｏｄｅファイルを読み取るとともに前記Ｇ−Ｃｏｄｅファイルを解読することで前記複数の実行命令を生成するものであって、上位制御手段１０が補間法を用いて、離散した位置命令を平滑な位置曲線に変換する処理過程で、数多くの演算データが生成されて、データ送信量が増加してしまい、シリアル通信の速度が低下してしまうというものではない。本発明の実施例においては、解読した前記複数の実行命令を送信するのみであり、データ送信量を大幅に低減するので、シリアル通信の速度を向上することができる。これにより、前記第１の高速シリアル通信インターフェイス１０４と第２の高速シリアル通信インターフェイス２０２は、より多くの軸のコンピュータ数値制御工作機械の加工経路軌跡点計算の処理するものに適用することができる。

上記をまとめると、本発明は下記の長所を備えている。
１、上位制御手段がサーボ駆動手段に送信するデータ量を大幅に削減することができる。
２、シリアル通信の速度を向上させなくても良い。
３、従来使用されている命令復元装置を必要とせず、直接単一命令（基本的な実行命令）で経路軌跡を計算することができるので、軌跡誤差の問題はなくなる。
４、経路軌跡位置、角速度および角加速度の計算と位置ループとの同期計算において、システムの追従性を大幅に向上させる。
５、上位制御手段がサーボ駆動手段に送信する必要なデータ量を大幅に削減することができるので、もし実行命令送信にエラーがあったときには、再送信を要求でき、システムの安定性が高まる。

ただし、上記は本発明の好ましい実施例の詳細な説明および図面であって、本発明の特徴はこれに限られず、しかも本発明を限定するためのものではなく、本発明のすべての範囲は別紙の特許請求の範囲を基準とすべきであり、およそ本発明の特許請求の範囲における技術的思想およびそれに類似する変化に符合する実施例は、いずれも本発明の範囲に含まれ、当該技術に習熟する当業者が本発明の範囲内で容易に想到する変化または付加はいずれも別紙の本願の特許請求の範囲に含まれる。

本発明
１０ 上位制御手段
２０ サーボ駆動手段
１０２ インタープリタ
１０４ 第１の高速シリアル通信インターフェイス
２０２ 第２の高速シリアル通信インターフェイス
２０４ 待ち行列バッファ（ｑｕｅｕｅ ｂｕｆｆｅｒ）
２０６ 経路軌跡点計算手段
Ｓ１００〜Ｓ５００ ステップ
Ｉ_ｅ１〜Ｉ_ｅＮ 実行命令

Claims (11)

1. コンピュータ支援製造（ＣＡＭ）ソフトウェアで生成したＧ−Ｃｏｄｅファイルで加工経路軌跡を規定するためのコンピュータ数値制御工作機械の加工経路軌跡点計算に応用される数値制御システムの経路軌跡点計算装置であって、前記経路軌跡点計算装置は、
   上位制御手段と、
   サーボ駆動手段とを備えており、
   前記上位制御手段は、
   前記Ｇ−Ｃｏｄｅファイルを読み取るとともに、前記Ｇ−Ｃｏｄｅファイルを解読することで、複数の実行命令（ｅｘｅｃｕｔａｂｌｅ ｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓ）を生成するインタープリタ（ｉｎｔｅｒｐｒｅｔｅｒ）と、
   前記複数の実行命令を送信する通信インターフェイスを提供するために、前記インタープリタに接続されている第１の高速シリアル通信インターフェイスと、を備えており、
   前記サーボ駆動手段は、
   前記サーボ駆動手段と前記上位制御手段とを電気的に接続するとともに、前記複数の実行命令を受信する通信インターフェイスを提供するために、前記上位制御手段の前記第１の高速シリアル通信インターフェイスに接続されている第２の高速シリアル通信インターフェイスと、
   前記上位制御手段が前記サーボ駆動手段に送信する前記複数の実行命令を格納する格納空間を提供するために前記第２の高速シリアル通信インターフェイスに接続されている待ち行列バッファ（ｑｕｅｕｅ ｂｕｆｆｅｒ）と、
   前記待ち行列バッファが送出した前記複数の実行命令を受信するとともに計算して、複数の経路軌跡点を生成するために、前記待ち行列バッファに接続されている経路軌跡点計算手段と、を備えていることを特徴とする数値制御システムの経路軌跡点計算装置。
2. 前記インタープリタが、Ｇ０１命令、Ｇ０２命令、Ｇ０３命令またはその他Ｇ−Ｃｏｄｅの基本命令である前記Ｇ−Ｃｏｄｅファイルを解読することを特徴とする請求項１に記載の経路軌跡点計算装置。
3. コンピュータ数値制御工作機械の加工経路軌跡を計算するために、上位制御手段が複数の実行命令をサーボ駆動手段に提供するのに応用される数値制御システムの経路軌跡点計算方法であって、
   （ａ）Ｇ−Ｃｏｄｅファイルを読み取るステップと、
   （ｂ）インタープリタを介して前記Ｇ−Ｃｏｄｅファイルを解読して、前記複数の実行命令を生成するステップと、
   （ｃ）前記複数の実行命令を待ち行列バッファに順次送信して、前記複数の実行命令を格納するステップと、
   （ｄ）前記複数の実行命令を経路軌跡点計算手段に順次送信するステップと、
   （ｅ）前記経路軌跡点計算手段により前記複数の実行命令を複数の経路軌跡点として直接計算するステップと、を含むことを特徴とする経路軌跡点計算方法。
4. 前記ステップ（ｃ）が、
   （ｃ１）もし上位制御手段が送信中止命令を送出しておらず、しかも前記複数の実行命令の送信がすべて終了しているのではなく、同時に前記待ち行列バッファの格納空間に空きがある状態であるときには、前記複数の実行命令を前記待ち行列バッファに順次送信するステップ、をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の経路軌跡点計算方法。
5. 前記ステップ（ｃ）が、
   （ｃ２）もし前記上位制御手段が送信中止命令を送出しておらず、しかも前記複数の実行命令の送信がすべて終了しているのではなく、同時に前記待ち行列バッファの格納空間が満状態であるときには、前記複数の実行命令の前記待ち行列バッファへの送信を中止するステップ、をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の経路軌跡点計算方法。
6. 前記ステップ（ｃ）が、
   （ｃ３）もし前記上位制御手段が送信中止命令を送出しておらず、しかも前記複数の実行命令の送信がすべて終了しているときには、前記複数の実行命令の前記待ち行列バッファへの送信を終了するステップ、をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の経路軌跡点計算方法。
7. 前記ステップ（ｃ）が、
   （ｃ４）もし前記上位制御手段が送信中止命令を送出したときには、前記複数の実行命令の前記待ち行列バッファへの送信を終了するステップ、をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の経路軌跡点計算方法。
8. 前記ステップ（ｃ１）の後に、
   （ｃ５）もし前記サーボ駆動手段が受信した前記複数の実行命令が正確でないときには、前記サーボ駆動手段は受信済みの前記複数の実行命令を削除するとともに、前記複数の実行命令を再送信するよう前記上位制御手段に要求するステップ、をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の経路軌跡点計算方法。
9. 前記ステップ（ｃ１）の後に、
   （ｃ６）もし前記サーボ駆動手段が受信した前記複数の実行命令が正確であるときには、ステップ（ｄ）を実行するステップ、をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の経路軌跡点計算方法。
10. 前記ステップ（ｃ２）の後に、
    （ｃ７）前記上位制御手段が前記送信中止命令を送出したか否かを再度判断するステップ、をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の経路軌跡点計算方法。
11. 前記ステップ（ｃ５）の後に、
    （ｃ７）前記上位制御手段が前記送信中止命令を送出したか否かを再度判断するステップ、をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載の経路軌跡点計算方法。

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