JP3037881B2 - 数値制御装置 - Google Patents
数値制御装置Info
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- JP3037881B2 JP3037881B2 JP7173281A JP17328195A JP3037881B2 JP 3037881 B2 JP3037881 B2 JP 3037881B2 JP 7173281 A JP7173281 A JP 7173281A JP 17328195 A JP17328195 A JP 17328195A JP 3037881 B2 JP3037881 B2 JP 3037881B2
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- Japan
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- speed
- acceleration
- section
- curve
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- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
- G05B19/41—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by interpolation, e.g. the computation of intermediate points between programmed end points to define the path to be followed and the rate of travel along that path
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/43—Speed, acceleration, deceleration control ADC
- G05B2219/43058—Limitation of acceleration, permissible, tolerable acceleration
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/43—Speed, acceleration, deceleration control ADC
- G05B2219/43062—Maximum acceleration, limit
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/30—Nc systems
- G05B2219/43—Speed, acceleration, deceleration control ADC
- G05B2219/43063—Acceleration deceleration as function of maximum allowable speed
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は各種機械の軸を制御する
数値制御装置に関し、特に加工形状に応じて速度を制御
する数値制御装置に関する。
数値制御装置に関し、特に加工形状に応じて速度を制御
する数値制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】数値制御装置（ＣＮＣ）では、工作機械
に加工等を行わせるための加工経路を加工プログラムで
指令する際には、基本的には直線と円弧との組み合わせ
で指令する。ところが、加工形状が複雑になると直線と
円弧との組み合わせでは、加工プログラムの量が膨大に
なってしまう。
に加工等を行わせるための加工経路を加工プログラムで
指令する際には、基本的には直線と円弧との組み合わせ
で指令する。ところが、加工形状が複雑になると直線と
円弧との組み合わせでは、加工プログラムの量が膨大に
なってしまう。
【０００３】そこで、最近の数値制御装置では、様々な
自由曲線が指令できるようになっている。このような自
由曲線の代表的なものにスプライン曲線がある。スプラ
イン曲線のなかでも多く用いられるのが、Ｂ−スプライ
ン曲線である。Ｂ−スプライン曲線は、複数の制御ベク
トルで定義することができる。Ｂ−スプライン曲線のセ
グメントのつなぎ目に対応するパラメータをノットと呼
び、曲線全体の始点から終点に向かってノットの値は増
えていく。そして、ノットの増加量が不均一なＢ−スプ
ライン曲線を有理化したものをＮＵＲＢＳ（Non-Unifor
m Rational B-Spline)曲線という。
自由曲線が指令できるようになっている。このような自
由曲線の代表的なものにスプライン曲線がある。スプラ
イン曲線のなかでも多く用いられるのが、Ｂ−スプライ
ン曲線である。Ｂ−スプライン曲線は、複数の制御ベク
トルで定義することができる。Ｂ−スプライン曲線のセ
グメントのつなぎ目に対応するパラメータをノットと呼
び、曲線全体の始点から終点に向かってノットの値は増
えていく。そして、ノットの増加量が不均一なＢ−スプ
ライン曲線を有理化したものをＮＵＲＢＳ（Non-Unifor
m Rational B-Spline)曲線という。
【０００４】ＮＵＲＢＳ曲線等は、ある変数が定まるこ
とにより座標値が特定される。このような自由曲線をパ
ラメトリックな自由曲線と呼ぶ。これらの自由曲線を用
いることにより、複雑な形状の加工であっても容易に加
工プログラムを作成することができる。
とにより座標値が特定される。このような自由曲線をパ
ラメトリックな自由曲線と呼ぶ。これらの自由曲線を用
いることにより、複雑な形状の加工であっても容易に加
工プログラムを作成することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ワークの加
工を行う際には、補間経路に応じて速度や加速度を変化
させる必要がある。例えば、直線補間から半径の小さな
円弧補間に移る場合、通常は円弧補間での速度を遅く抑
える。それは、曲線の補間経路は微小な直線の組み合わ
せで指令されるため、速度が速すぎると個々の直線の距
離が長くなり、目的の曲線と実際の補間経路との誤差が
大きくなるからである。
工を行う際には、補間経路に応じて速度や加速度を変化
させる必要がある。例えば、直線補間から半径の小さな
円弧補間に移る場合、通常は円弧補間での速度を遅く抑
える。それは、曲線の補間経路は微小な直線の組み合わ
せで指令されるため、速度が速すぎると個々の直線の距
離が長くなり、目的の曲線と実際の補間経路との誤差が
大きくなるからである。
【０００６】しかし、直線や円弧等の補間ではブロック
の切れ目等のコーナ部分での形状や各軸の速度変化を考
慮した速度決定を行うことができるが、自由曲線に対し
ては各軸の速度、加速度の変化を考慮した速度決定がで
きなかった。つまり、直線や円弧では、そのブロック内
での速度や加速度の変化は容易に求めることができる。
そのため、それらの値に応じた速度決定をすることも容
易である。これに対し、自由曲線では曲線の曲率等の形
状が随時変化してしまうため、その形状に適した補間速
度も変化するため、それらの補間経路に応じて速度を制
御することが困難であった。
の切れ目等のコーナ部分での形状や各軸の速度変化を考
慮した速度決定を行うことができるが、自由曲線に対し
ては各軸の速度、加速度の変化を考慮した速度決定がで
きなかった。つまり、直線や円弧では、そのブロック内
での速度や加速度の変化は容易に求めることができる。
そのため、それらの値に応じた速度決定をすることも容
易である。これに対し、自由曲線では曲線の曲率等の形
状が随時変化してしまうため、その形状に適した補間速
度も変化するため、それらの補間経路に応じて速度を制
御することが困難であった。
【０００７】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、形状や各軸の速度変化に応じて速度を決定す
ることができる自由曲線補間を可能とした数値制御装置
を提供することを目的とする。
のであり、形状や各軸の速度変化に応じて速度を決定す
ることができる自由曲線補間を可能とした数値制御装置
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】本発明では上記課題を解
決するために、各種機械の軸の移動を制御する数値制御
装置において、１つの変化するパラメータの関数で定義
される自由曲線の補間指令を含む加工プログラムを解読
し、自由曲線の移動経路を算出する移動経路算出手段
と、該移動経路算出手段で算出された前記移動経路を分
割し、かつ算出された移動経路の自由曲線の関数を前記
パラメータで微分することにより、分割された区間の始
点と終点とにおける接線方向ベクトルを求め、前記始点
から前記終点までの前記接線方向ベクトルの変化量から
分割された区間の平均加速度を算出する平均加速度算出
手段と、前記平均加速度に応じて前記区間内の移動速度
を制御する速度制御手段と、を有することを特徴とする
数値制御装置が提供される。
決するために、各種機械の軸の移動を制御する数値制御
装置において、１つの変化するパラメータの関数で定義
される自由曲線の補間指令を含む加工プログラムを解読
し、自由曲線の移動経路を算出する移動経路算出手段
と、該移動経路算出手段で算出された前記移動経路を分
割し、かつ算出された移動経路の自由曲線の関数を前記
パラメータで微分することにより、分割された区間の始
点と終点とにおける接線方向ベクトルを求め、前記始点
から前記終点までの前記接線方向ベクトルの変化量から
分割された区間の平均加速度を算出する平均加速度算出
手段と、前記平均加速度に応じて前記区間内の移動速度
を制御する速度制御手段と、を有することを特徴とする
数値制御装置が提供される。
【０００９】
【作用】移動経路算出手段は、自由曲線指令を含む加工
プログラムを解読し、自由曲線の移動経路を算出する。
平均加速度算出手段は、移動経路を分割し、分割された
区間の平均加速度を算出する。速度制御手段は、平均加
速度に応じて区間内の移動速度を制御する。
プログラムを解読し、自由曲線の移動経路を算出する。
平均加速度算出手段は、移動経路を分割し、分割された
区間の平均加速度を算出する。速度制御手段は、平均加
速度に応じて区間内の移動速度を制御する。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明の概略構成を示すブロック図であ
る。パラメトリックな自由曲線の補間指令を含む加工プ
ログラム１は前処理演算手段２により解読される。前処
理演算手段２内では、移動経路算出手段２ａが自由曲線
補間指令から自由曲線の移動経路を算出する。平均加速
度算出手段２ｂは、自由曲線の移動経路を一定周期ごと
に分割する。さらに、１つの変数を有する自由曲線式を
その変数で微分することにより、分割された区間の始点
と終点との接線方向ベクトルを求める。そして、始点と
終点との接線方向ベクトルの変化量から、その区間にお
ける平均加速度を算出する。
する。図１は本発明の概略構成を示すブロック図であ
る。パラメトリックな自由曲線の補間指令を含む加工プ
ログラム１は前処理演算手段２により解読される。前処
理演算手段２内では、移動経路算出手段２ａが自由曲線
補間指令から自由曲線の移動経路を算出する。平均加速
度算出手段２ｂは、自由曲線の移動経路を一定周期ごと
に分割する。さらに、１つの変数を有する自由曲線式を
その変数で微分することにより、分割された区間の始点
と終点との接線方向ベクトルを求める。そして、始点と
終点との接線方向ベクトルの変化量から、その区間にお
ける平均加速度を算出する。
【００１１】速度制御手段２ｃは、平均加速度算出手段
２ｂが算出した平均加速度と、内部に格納されている加
速度制限値２ｄとを各移動軸ごとに比較する。その結
果、いずれかの軸の平均加速度が加速度制限値を超えて
いる場合には、加速度制限値を超えないような移動速度
を逆算し、算出された速度をその区間の移動速度とす
る。
２ｂが算出した平均加速度と、内部に格納されている加
速度制限値２ｄとを各移動軸ごとに比較する。その結
果、いずれかの軸の平均加速度が加速度制限値を超えて
いる場合には、加速度制限値を超えないような移動速度
を逆算し、算出された速度をその区間の移動速度とす
る。
【００１２】補間手段３は、速度制御手段２ｃからの指
令された速度に従い、分割された区間における各軸への
補間パルスを出力する。補間パルスは、それぞれの軸制
御回路４ａ，４ｂ，４ｃに入力される。軸制御回路４
ａ，４ｂ，４ｃは、サーボアンプ５ａ，５ｂ，５ｃに移
動指令を出力する。サーボアンプ５ａ，５ｂ，５ｃは、
移動指令に従いサーボモータ６ａ，６ｂ，６ｃの回転を
制御する。
令された速度に従い、分割された区間における各軸への
補間パルスを出力する。補間パルスは、それぞれの軸制
御回路４ａ，４ｂ，４ｃに入力される。軸制御回路４
ａ，４ｂ，４ｃは、サーボアンプ５ａ，５ｂ，５ｃに移
動指令を出力する。サーボアンプ５ａ，５ｂ，５ｃは、
移動指令に従いサーボモータ６ａ，６ｂ，６ｃの回転を
制御する。
【００１３】このようにして、自由曲線を分割した各区
間ごとの平均加速度が加速度制限値を超えないようにす
ることができる。従って、自由曲線の曲率の小さい部分
では遅い速度で軸の移動指令が出力される。
間ごとの平均加速度が加速度制限値を超えないようにす
ることができる。従って、自由曲線の曲率の小さい部分
では遅い速度で軸の移動指令が出力される。
【００１４】図２は、本発明の数値制御装置のハードウ
ェアの概略構成を示すブロック図である。数値制御装置
はプロセッサ１１を中心に構成されている。プロセッサ
１１はＲＯＭ１２に格納された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。このＲＯＭ１２には
ＥＰＲＯＭあるいはＥＥＰＲＯＭが使用される。
ェアの概略構成を示すブロック図である。数値制御装置
はプロセッサ１１を中心に構成されている。プロセッサ
１１はＲＯＭ１２に格納された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。このＲＯＭ１２には
ＥＰＲＯＭあるいはＥＥＰＲＯＭが使用される。
【００１５】ＲＡＭ１３にはＳＲＡＭ等が使用され、一
時的な計算データ、表示データ、入出力信号等が格納さ
れる。不揮発性メモリ１４には図示されていないバッテ
リによってバックアップされたＣＭＯＳが使用され、電
源切断後も保持すべきパラメータ、加工プログラム、工
具補正データ、ピッチ誤差補正データ、及び加速度制限
値が記憶される。
時的な計算データ、表示データ、入出力信号等が格納さ
れる。不揮発性メモリ１４には図示されていないバッテ
リによってバックアップされたＣＭＯＳが使用され、電
源切断後も保持すべきパラメータ、加工プログラム、工
具補正データ、ピッチ誤差補正データ、及び加速度制限
値が記憶される。
【００１６】ＣＲＴ／ＭＤＩユニット２０は、数値制御
装置の前面あるいは機械操作盤と同じ位置に配置され、
データ及び図形の表示、データ入力、数値制御装置の運
転に使用される。グラフィック制御回路２１は数値デー
タ及び図形データ等のディジタル信号を表示用のラスタ
信号に変換し、表示装置２２に送り、表示装置２２はこ
れらの数値及び図形を表示する。表示装置２２にはＣＲ
Ｔあるいは液晶表示装置が使用される。
装置の前面あるいは機械操作盤と同じ位置に配置され、
データ及び図形の表示、データ入力、数値制御装置の運
転に使用される。グラフィック制御回路２１は数値デー
タ及び図形データ等のディジタル信号を表示用のラスタ
信号に変換し、表示装置２２に送り、表示装置２２はこ
れらの数値及び図形を表示する。表示装置２２にはＣＲ
Ｔあるいは液晶表示装置が使用される。
【００１７】キーボード２３は数値キー、シンボリック
キー、文字キー及び機能キーから構成され、加工プログ
ラムの作成、編集及び数値制御装置の運転に使用され
る。ソフトウェアキー２４は表示装置２２の下部に設け
られ、その機能は表示装置に表示される。表示装置の画
面が変化すれば、表示される機能に対応して、ソフトウ
ェアキーの機能も変化する。
キー、文字キー及び機能キーから構成され、加工プログ
ラムの作成、編集及び数値制御装置の運転に使用され
る。ソフトウェアキー２４は表示装置２２の下部に設け
られ、その機能は表示装置に表示される。表示装置の画
面が変化すれば、表示される機能に対応して、ソフトウ
ェアキーの機能も変化する。
【００１８】軸制御回路１５はプロセッサ１１からの軸
の移動指令を受けて、軸の移動指令をサーボアンプ１６
に出力する。サーボアンプ１６はこの移動指令を増幅
し、工作機械３０に結合されたサーボモータを駆動し、
工作機械３０の工具とワークの相対運動を制御する。な
お、軸制御回路１５及びサーボアンプ１６はサーボモー
タの軸数に対応した数だけ設けられる。
の移動指令を受けて、軸の移動指令をサーボアンプ１６
に出力する。サーボアンプ１６はこの移動指令を増幅
し、工作機械３０に結合されたサーボモータを駆動し、
工作機械３０の工具とワークの相対運動を制御する。な
お、軸制御回路１５及びサーボアンプ１６はサーボモー
タの軸数に対応した数だけ設けられる。
【００１９】ＰＭＣ（プログラマブル・マシン・コント
ローラ）１８はプロセッサ１１からバス１９経由でＭ
（補助）機能信号、Ｓ（スピンドル速度制御）機能信
号、Ｔ（工具選択）機能信号等を受け取る。そして、こ
れらの信号をシーケンス・プログラムで処理して、出力
信号を出力し、工作機械３０内の空圧機器、油圧機器、
電磁アクチュエイタ等を制御する。また、工作機械３０
内の機械操作盤のボタン信号、スイッチ信号及びリミッ
トスイッチ等の信号を受けて、シーケンス処理を行い、
バス１９を経由してプロセッサ１１に必要な入力信号を
転送する。
ローラ）１８はプロセッサ１１からバス１９経由でＭ
（補助）機能信号、Ｓ（スピンドル速度制御）機能信
号、Ｔ（工具選択）機能信号等を受け取る。そして、こ
れらの信号をシーケンス・プログラムで処理して、出力
信号を出力し、工作機械３０内の空圧機器、油圧機器、
電磁アクチュエイタ等を制御する。また、工作機械３０
内の機械操作盤のボタン信号、スイッチ信号及びリミッ
トスイッチ等の信号を受けて、シーケンス処理を行い、
バス１９を経由してプロセッサ１１に必要な入力信号を
転送する。
【００２０】なお、図２ではスピンドルモータ制御回路
及びスピンドルモータ用アンプ等は省略してある。ま
た、上記の例ではプロセッサ１１は１個で説明したが、
複数のプロセッサを使用してマルチプロセッサ構成にす
ることもできる。
及びスピンドルモータ用アンプ等は省略してある。ま
た、上記の例ではプロセッサ１１は１個で説明したが、
複数のプロセッサを使用してマルチプロセッサ構成にす
ることもできる。
【００２１】次に、上記のようなハードウェア構成の数
値制御装置において、ＮＵＲＢＳ曲線の補間指令が出力
された場合の移動速度の算出方法を説明する。まず、パ
ラメータｋを有する自由曲線式をベクトルＰ（ｋ）とす
ると、ＮＵＲＢＳ曲線の場合には以下の式で表される。
値制御装置において、ＮＵＲＢＳ曲線の補間指令が出力
された場合の移動速度の算出方法を説明する。まず、パ
ラメータｋを有する自由曲線式をベクトルＰ（ｋ）とす
ると、ＮＵＲＢＳ曲線の場合には以下の式で表される。
【００２２】
【数１】
【００２３】なお、「Ｎi,j 」は基底関数であり、「ｐ
i 」は制御点のベクトル（０≦ｉ≦ｎ）であり、
「ｗi 」はウェイト（０≦ｉ≦ｎ）である。このような
ＮＵＲＢＳ曲線の自由曲線補間方式として、本出願人は
特願平７−１１０６７３号を出願している。
i 」は制御点のベクトル（０≦ｉ≦ｎ）であり、
「ｗi 」はウェイト（０≦ｉ≦ｎ）である。このような
ＮＵＲＢＳ曲線の自由曲線補間方式として、本出願人は
特願平７−１１０６７３号を出願している。
【００２４】ここで、パラメータｋ1 〜ｋ2 の区間での
移動速度を制御する場合を考える。パラメータｋ1 〜ｋ
2 の区間での指令速度をＦとすると、ｋ1 とｋ2 での実
速度ベクトルｆ1 ，ｆ2 は次の式で表される。
移動速度を制御する場合を考える。パラメータｋ1 〜ｋ
2 の区間での指令速度をＦとすると、ｋ1 とｋ2 での実
速度ベクトルｆ1 ，ｆ2 は次の式で表される。
【００２５】
【数２】
【００２６】
【数３】
【００２７】ここで、接線方向ベクトルＰ’（ｋ）は、
【００２８】
【数４】
【００２９】である。図３は自由曲線式と接線方向ベク
トルの関係を示す図である。図に示すように、ｋ1 とｋ
2 とでの接線方向ベクトルは、その区間の曲線の曲率が
小さくなるほど、ベクトルの向きが違ってくる。
トルの関係を示す図である。図に示すように、ｋ1 とｋ
2 とでの接線方向ベクトルは、その区間の曲線の曲率が
小さくなるほど、ベクトルの向きが違ってくる。
【００３０】そして、ｋ1 〜ｋ2 の区間が十分小さいも
のとして、その区間での平均加速度ベクトルα（αX ，
αY ，αZ ）を次のように近似する。
のとして、その区間での平均加速度ベクトルα（αX ，
αY ，αZ ）を次のように近似する。
【００３１】
【数５】
【００３２】
【数６】
【００３３】
【数７】
【００３４】このようにして平均加速度ベクトルαが求
まる。そして、加速度の制限値をベクトルＡ（ＡX , Ａ
Y ，ＡZ ）とした場合に、それぞれの軸において、
まる。そして、加速度の制限値をベクトルＡ（ＡX , Ａ
Y ，ＡZ ）とした場合に、それぞれの軸において、
【００３５】
【数８】 αX ≦ＡX αY ≦ＡY αZ ≦ＡZ ・・・・（８） を満たすかどうかを判別する。すべての軸で式（８）を
満たしていればそのままの指令速度で各軸を移動させ
る。一方、式（８）を満たさない軸がある場合には、式
（７）から逆算することにより、全ての軸で式（８）を
満たすような速度を算出する。この速度をｋ1 〜ｋ2 の
区間の指令速度とする。
満たしていればそのままの指令速度で各軸を移動させ
る。一方、式（８）を満たさない軸がある場合には、式
（７）から逆算することにより、全ての軸で式（８）を
満たすような速度を算出する。この速度をｋ1 〜ｋ2 の
区間の指令速度とする。
【００３６】このようにして、自由曲線を一定周期で分
割して得られる区間内での加速度が一定値以上にならな
いように制御することができる。上記の例のように、指
令速度が一定の場合の加速度の大小の差は、移動方向の
変化によって現れる。急激に移動方向が変化する場合と
は、例えば曲率の小さな曲線形状の場合である。つま
り、本発明の自由曲線補間方式を用いれば、自由曲線の
なかで曲率の小さな曲線部分があった場合には、その部
分では指令速度よりも遅い速度で補間が行われる。
割して得られる区間内での加速度が一定値以上にならな
いように制御することができる。上記の例のように、指
令速度が一定の場合の加速度の大小の差は、移動方向の
変化によって現れる。急激に移動方向が変化する場合と
は、例えば曲率の小さな曲線形状の場合である。つま
り、本発明の自由曲線補間方式を用いれば、自由曲線の
なかで曲率の小さな曲線部分があった場合には、その部
分では指令速度よりも遅い速度で補間が行われる。
【００３７】図４は補間経路の例を示す図である。横軸
がＸ軸であり、縦軸がＹ軸である。このような移動経路
を、７つの区間４１〜４７に分割する。この中の３つの
区間４２，４４，４６では、始点と終点における接線方
向ベクトルの向きが大きく変化している。つまり、等速
で移動した場合には区間４２，４４，４６で加速度が大
きくなり、式（８）を満たさなくなる。従って、この３
つの区間では速度が抑制される。
がＸ軸であり、縦軸がＹ軸である。このような移動経路
を、７つの区間４１〜４７に分割する。この中の３つの
区間４２，４４，４６では、始点と終点における接線方
向ベクトルの向きが大きく変化している。つまり、等速
で移動した場合には区間４２，４４，４６で加速度が大
きくなり、式（８）を満たさなくなる。従って、この３
つの区間では速度が抑制される。
【００３８】図５は図４に示す経路の補間を行う場合の
移動速度の変化を示す図である。図において、横軸が時
刻であり、縦軸が移動速度である。図４に示す区間４１
は時刻ｔ0 〜時刻ｔ1 、区間４２は時刻ｔ1 〜時刻
ｔ2 、区間４３は時刻ｔ2 〜時刻ｔ3 、区間４４は時刻
ｔ3 〜時刻ｔ4 、区間４５は時刻ｔ4 〜時刻ｔ5 、区間
４６は時刻ｔ5 〜時刻ｔ6 、区間４７は時刻ｔ6 〜時刻
ｔ7 の間に移動する。そして、区間４２，４４，４６は
曲率が小さいため、時刻ｔ1 〜時刻ｔ2 、時刻ｔ3〜時
刻ｔ4 、時刻ｔ5 〜時刻ｔ6 の間は指令速度よりも遅い
速度で移動する。この結果、区間４２，４４，４６にお
いても加速度制限値を超えることはない。
移動速度の変化を示す図である。図において、横軸が時
刻であり、縦軸が移動速度である。図４に示す区間４１
は時刻ｔ0 〜時刻ｔ1 、区間４２は時刻ｔ1 〜時刻
ｔ2 、区間４３は時刻ｔ2 〜時刻ｔ3 、区間４４は時刻
ｔ3 〜時刻ｔ4 、区間４５は時刻ｔ4 〜時刻ｔ5 、区間
４６は時刻ｔ5 〜時刻ｔ6 、区間４７は時刻ｔ6 〜時刻
ｔ7 の間に移動する。そして、区間４２，４４，４６は
曲率が小さいため、時刻ｔ1 〜時刻ｔ2 、時刻ｔ3〜時
刻ｔ4 、時刻ｔ5 〜時刻ｔ6 の間は指令速度よりも遅い
速度で移動する。この結果、区間４２，４４，４６にお
いても加速度制限値を超えることはない。
【００３９】このように、加速度が大きい場合には速度
が抑えられるため、補間経路を微小な線分に分割した場
合の線分の長さが短くなり、指令された曲線の形状と実
際に補間される経路との誤差が小さくなる。従って、加
工精度が向上する。
が抑えられるため、補間経路を微小な線分に分割した場
合の線分の長さが短くなり、指令された曲線の形状と実
際に補間される経路との誤差が小さくなる。従って、加
工精度が向上する。
【００４０】
【発明の効果】以上説明したように本発明では、自由曲
線の移動指令において、指令された自由曲線を分割し、
分割された区間の始点と終点での接線方向ベクトルから
平均加速度をもとめ、その平均加速度が制限値を超えな
いように指令速度を逆算し、速度を制御するようにした
ため、自由曲線の曲率の小さい部分では遅い速度で移動
させることができる。この結果、曲線形状が様々に変化
してもその形状に適した速度で各軸を移動させることが
でき、加工精度が向上する。
線の移動指令において、指令された自由曲線を分割し、
分割された区間の始点と終点での接線方向ベクトルから
平均加速度をもとめ、その平均加速度が制限値を超えな
いように指令速度を逆算し、速度を制御するようにした
ため、自由曲線の曲率の小さい部分では遅い速度で移動
させることができる。この結果、曲線形状が様々に変化
してもその形状に適した速度で各軸を移動させることが
でき、加工精度が向上する。
【図１】本発明の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の数値制御装置のハードウェアの概略構
成を示すブロック図である。
成を示すブロック図である。
【図３】自由曲線式と接線方向ベクトルの関係を示す図
である。
である。
【図４】補間経路の例を示す図である。
【図５】移動速度の変化を示す図である。
１ 加工プログラム ２ 前処理演算手段 ２ａ 移動経路算出手段 ２ｂ 平均加速度算出手段 ２ｃ 速度制御手段 ２ｄ 加速度制限値 ３ 補間手段 ４ａ〜４ｃ 軸制御回路 ５ａ〜５ｃ サーボアンプ ６ａ〜６ｃ サーボモータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−219107（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−256483（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−230818（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−58106（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G05B 19/416
Claims (2)
- 【請求項１】 各種機械の軸の移動を制御する数値制御
装置であって、１つの変化するパラメータの関数で定義される自由曲線
の補間指令 を含む加工プログラムを解読し、自由曲線の
移動経路を算出する移動経路算出手段と、該移動経路算出手段で算出された前記移動経路を分割
し、かつ算出された移動経路の自由曲線の関数を前記パ
ラメータで微分することにより、分割された区間の始点
と終点とにおける接線方向ベクトルを求め、前記始点か
ら前記終点までの前記接線方向ベクトルの変化量から 分
割された区間の平均加速度を算出する平均加速度算出手
段と、 前記平均加速度に応じて前記区間内の移動速度を制御す
る速度制御手段と、 を有することを特徴とする数値制御装置。 - 【請求項２】 前記速度制御手段は、前記平均加速度を
予め設定された加速度制限値と比較することにより、実
際に各軸に移動指令を出力する際の加速度が前記加速度
制限値を越えないように、前記区間の移動速度を制御す
ることを特徴とする請求項１記載の数値制御装置。
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