JPH02235111A - 送り速度制御方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は数値制御装置（ＣＮＣ）によってワークを切削
加工する際の工具の送り速度を制御する送り速度制御方
式に関し、特に切削移動中の空加工時間を低減させる送
り速度制御方式に関する。

〔従来の技術〕

第７図は従来の方式による切削加工の一例を示した概念
図である。図において、工具８１を点Ｐｅから点Ｐｆに
工具通路８２に従って移動させることによって、区間Ｄ
２及びＤ４でワーク８０の一部８０ａ及び８０ｂを切削
する。一般に、このような加工は送り速度を指令された
切削速度に一定に保ち、一つのパスで実行される。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、区間ＤＩ、Ｄ３及びＤ５ではワーク８２が存在
せず、この区間では空加工を行っていることになる．こ
のため、加工時間が増大し、加工効率が低下する。

この問題をプログラムで解決しようとするとブロック数
が増えてプログラムが複雑となる。また、それぞれの区
間の長さを計算する必要が生じてプログラミングの手間
が増える． 本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、ワ
ークと工具の接触する区間を自動的に認識して切削移動
中の空加工時間を低減させる送り速度制御方式を提供す
ることを目的とする。

〔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、数値制御装置（
ＣＮＣ）によってワークを切削加工する際の工具の送り
速度を制御する送り速度制御方式において、ワークの形
状と座標値、及び工具形状を入力し、指令された工具通
路と前記工具形状とに基づいて工具軌跡を算出し、座標
系を一定の大きさに細分し、前記ワークの部分に相当す
る区画に第１の論理値を与えて第１のマトリックスを作
成し、前記座標系を前記一定の大きさと同一の大きさの
区画に細分し、前記工具軌跡に相当する区画に第２の論
理値を与えて第２のマトリックスを作成し、前記第１の
マトリックスと前記第２のマトリックスを論理演算して
、前記ワークと前記工具が接触する区間と接触しない区
間とを判別し、前記接触する区間では前記工具を指令さ
れた切削送り速度で移動させ、前記接触しない区間では
送り速度を所定値に上昇して前記工具を移動させること
を特徴とする送り速度制御方式が提供される． 〔作用〕 ワークの存在する位置、及び工具の移動軌跡をそれぞれ
独立したマトリックスで定義し、両者を論理演算してワ
ークと工具が接触する区間と接触しない区間とを判別し
、接触しない区間では送り速度を上昇させる。

〔実施例］ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する． 第３図は本発明の一実施例の送り速度制御方式のワーク
の形状及び座標値の設定方法を示した図である。図にお
いて、数値制御装置の表示画面５０にはワークの形状の
種頻５１、ワークの特定の点の座標位置５２、及びワー
クの寸法５３の各データを設定する欄があり、．それぞ
れオペレータによって入力される。なお、本図は直方体
のワークの場合の設定画面であるが、他に円筒、球、円
錐等があり、また設定したこれらの各要素のデータ同志
を結合あるいは部分的に削除することにより、複雑な立
体図形を定義することができる。

第４図は本発明の一実施例の工具形状の設定画面である
。図においで、表示画面４０には工具長を設定する欄５
４及び工具径を設定する欄５５があり、それぞれ具体的
なデータがオペレータによって入力され、設定される。

第１図（ａ）、（ｂ）は本発明の一実施例の説明図であ
る。第１図（ａ）において、ワーク形状マトリックス１
０は設定されたワーク形状と対応させて模式的に表示し
たマトリックスの図であり、座標系を一定の大きさの区
画に細分してワーク形状ｌ１に相当する区画のみに論理
値ｆｉＪを与えて作成したものである。

第１図（ｂ）は工具軌跡マトリックスを示した図である
．工具軌跡マトリックス２０は工具の軌跡と対応させて
模式的に表示したマトリックスの図であり、座標系をワ
ーク形状マトリックス１０と同一の大きさの区画に細分
し、加工プログラムより求めた工具通路と先の工具形状
設定画面で設定された工具形状のデータとから、工具の
通った区画のみに論理値［′ＩＪを与えて作成する。工
具マトリックス２０は加工プログラムを解読する毎に刻
々と更新される。本図の工具マトリンクス２０は、工具
が工具通路の始点Ｐａより区間Ａ１、Ａ２、一・−・・
・−・−・−Ａ５の順に移動して終点Ｐｂに到達した時
点の工具マトリックスである。

図示しないが、加工の開始時における工具マトリックス
２０は区画２１ａのみに論理値ｒＩＪが与えられている
。これに対し、第１図（ａ）のワ一ク形状マトリックス
１０の同行、同列の区画１１ａの論理値はｒＯｊである
ので、両者のマトリックスの論理積はｒＱＪである。こ
の場合には、数値制御装置は工具を次の区画２ｌｂまで
早送りで移動させる。

次に、工具を区画２ｌｂに進め、区画２ｌｂの論理値を
ｒｌＪにする。ここで、再びワーク形状マトリックス■
０と工具軌跡マトリックス２０との論理積を演算すると
ｒＱＪであるので、工具の送り速度は早送りのままであ
る。

工具を区画２１ｃに進め、その論理値をｆｌ４にして、
ワーク形状マトリックス１０と工具軌跡マトリックス２
０との論理積を演算すると、この場合の値はｒＱＪにな
らない。この場合には、ワークと工具が接触する区間で
あるとみなして、加工プログラムで指令された所定の切
削送り速度で工具を移動させる。なお、工具を移動させ
た後は区画１１ｃが切削されたものとみなして、その論
理値をｒＱＪに書き換える。

この後、区画２１ｄまでの同様な論理演算の結果もｒＯ
Ｊでないので、この区間では連続して工具の送り速度を
早送りとする。また、同時にワーク形状マトリンクス１
０の区画１１ｃ〜ｌｉｄの論理値をｆｏｊにする。以下
、同様にしてワーク形状マトリックス１０と工具軌跡マ
トリックス２０との論理演算によって送り速度を決定す
ると、区間Ａ１、Ａ３及びＡ５では早送り、区間Ａ２及
びＡ４では切削送りとなる。このように、工具とワーク
が接触しない区間では送り速度を自動的に早めて工具を
移動させる。

第２図（ａ）、（ｂ）は本発明の他の実施例の説明図で
ある。第２図（ａ）のワーク形状マトリックス３０は第
１の実施例と同様にワーク形状３１に相当する区画のみ
に論理値ｒｌｉを与えて作成し、これを模式的に表示し
たものである。

このワーク形状３ｌに対して、加工プログラムでは工具
を第２図（ｂ）の工具軌跡マトリックス４０の工具軌跡
４１に相当する円弧補間した通路で点Ｐｃより点Ｐｄま
で移動させて、ワーク形状３１の内縁上部の切削加工を
行おうとするものである。

ここで、工具マトリックス４０を刻々と更新しながら、
ワーク形状マトリックス３０と工具軌跡マトリックス４
０の論理演算を行って送り速度を求めて工具の移動を実
行すると、工具軌跡マトリックス４００区画４１ａ〜４
ｌｂまでの区間Ｂ１では切削送りで移動される。

次に、工具を区画４１ｃに進め、その論理値をｌｌ′Ｉ
Ｊにして、ワーク形状マトリックス３０と工具軌跡マト
リックス４０との論理積を演算するとｒＯＪとなる。こ
の場合には、区画４１ｃから次にワークと工具が接触す
る区画まで最短距離で移動する通路を求め、この通路に
沿って工具を移動させる．本実施例では区画４１ｄが、
次にワークと工具が接触する区画である。したがって、
区間Ｂ１の後は円弧補間の区間Ｂ２を実行せずに、区画
４１ｃと区画４Ｌｄを直線で補閲した工具通路の区間Ｂ
２ａに沿って工具を早送りし、区画４１ｄからは再び加
工プログラムで指令された区間Ｂ２に沿って切削送りを
する。

第５図（ａ）、（ｂ）は本発明の数値制御装置の処理の
フローチャートである．図において、Ｓに続く数値はス
テップ番号を示す。

〔Ｓ１〕ワークの形状と座標値、及び工具の形状をそれ
ぞれの設定画面で設定する。

〔Ｓ２〕設定されたデータに基づいてワーク形状マトリ
ックスを作成する。

〔Ｓ３〕設定されたデータに基づいて工具軌跡マトリッ
クスを作成する。

〔Ｓ４〕工具軌跡マトリックスを１区画分更新する。

〔Ｓ５〕切削送りが指令されているかどうかを判断し、
指令されていればＳ６へ、指令されていなければＳ４へ
戻って工具軌跡マトリックスを更新する． （Ｓ６：ｌ’７−ク形状マトリックスと工具軌跡マトリ
ックスとの論理積を演算する。

〔Ｓ７〕値がＩ’ＱＪでない場合はワークと工具が接触
すると判断してＳ８へ、ｉ’ＱＪの場合はＳ９へいく。

（Ｓ８）工具を指令された切削速度で移動させる．〔Ｓ
９〕加工プログラムで指令された工具通路上で次に移動
する区画を求める。

（ＳＩＯ）その区画に論理値ｒｌ』を与えた工具軌跡マ
トリックスとワーク形状マトリックスとの論理積を演算
する。

（Ｓｌｌ）値が１０１でない場合はワークと工具が接触
すると判断して３１２へ、ｒＱＪの場合はＳ９へ戻って
次に移動する区画を算出する。

（Ｓ１２）その区画まで直線補間した通路を求める。

（Ｓ１３）求めた通路に沿って工具を早送りで移動させ
る。その後、Ｓ４に戻って工具軌跡マトリックスを更新
する。

第６図は本発明を実施するための数値制御装置（ＣＮＣ
）のハードウエアのブロック図である。

プロセッサ６１はＲＯＭ６２に格機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。ＲＯＭ
６２にはＥＰＲＯＭあルイはＥＥＦＲＯＭが使用される
。ＲＡＭ６３はＤＲＡＭが使用され、ワーク形状マトリ
ックスのデータ、工具軌跡マトリックスのデータ、及び
その他の各種のデータが格納される。不揮発性メモリ６
４は加工プログラム６４ａ、パラメータ等が記憶され、
バッテリバックアップされたＣＭＯＳ等が使用されるの
で、数値制御装置の電源切断後もその内容が保持される
． ＰＭＣ（７”ログラマブル・マシン・コントローラ）６
５はＭ機能、Ｔ機能等の指令を受けて、シーケンスプロ
グラム６５ａによって工作機械を制御する信号に変換し
て出力する。また、機械側からのリミットスイッチの信
号あるいは、機械操作盤からのスイッチ信号を受けて、
シーケンス・プログラムで処理し、必要な信号はバス６
５を経由してＲＡＭ６３に格納され、プロセッサ６ｌに
よって、読み取られる。

グラフィック制御回路６６は各軸の現在位置、移動量等
のデータを表示信号に変換し、表示装置６６ａに送り、
表示装置はこれを表示する。表示装置６６゛ａはＣＲＴ
、液晶表示装置等が使用される。キーボード６７は各種
のデータを入力するのに使用される。

位置制御回路６日はプロセッサから位置措令を受けて、
サーボモータを制御するための速度指令信号をサーボア
ンプ６９に出力する。サーボアンプ６９はこの速度指令
信号を増幅し、サーボモータ７０を駆動する。サーボモ
ータ７０には位置帰還信号を出力する位置検出器７２と
速度帰還信号を発生するタコジェネレータ７１が結合さ
れている。位置検出器７２にはバルスコーダ等が使用さ
れ、位置帰還パルスを位置制御回路６８にフィードバッ
クする。この他にリニアスケール等の位置検出器を使用
する場合もある。タコジェネレータ７ｌはサーボモータ
７０の回転速度に応じた電圧信号をサーボアンプ６９に
フィードバックする。

また、タコジェネレー夕の代わりに、位置検出器７２の
位置信号から速度信号を生成して、タコジェネレー夕を
省略する場合もある。これらの要素は軸数分だけ必要で
あるが、各要素の構成は同じであるので、ここでは１軸
分のみ記載してある．入出力回路７３は機械側との入出
力信号の授受を行う．すなわち機械側のリミットスイッ
チ信号、機械操作盤のスイッチ信号を受け、これをＰＭ
Ｃ１５が読み取る。また、ＰＭＣ６５からの機械側の空
圧アクチュエイタ等を制御する制御信号受けて、機械側
に出力する。手動パルス発生器６４は回転角度に応じて
、各軸を精密に移動させるパルス列を出力し、機械操作
盤に実装される。

図ではスピンドルを制御するためのスピンドル制ＪＢ回
路、スピンドルアンプ、スピンドルモータ等は省略して
ある。また、ここではプロセッサは１個であるが、シス
テムに応じて複数のプロセッサを使用したマルチ・プロ
セッサシステムにすることもできる。

なお、上記の説明ではワーク形状マトリックス１０と３
０、及び工具軌跡マトリックス２０と４０を２次元的に
表示して説明したが、実際には２次元に限らず、３次元
で作成することができる。

〔発明の効果］ 以上説明したように本発明では、ワークの存在する位置
、及び工具の移動軌跡をそれぞれ独立したマトリックス
で定義し、両者を論理演算してワークと工具が接触する
区間と接触しない区間とを判別し、接触しない区間では
送り速度を上昇させるので、切削移動中の空加工時間が
短縮される。

また、接触しない区間が直線の通路でない場合は、この
区間を直線補間した通路に補正して上で工具を早送りす
るので、さらに空加工時間が短縮し、加工効率が向上す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の一実施例のワーク形状マトリッ
クスの説明図、 第１図（ｂ）は本発明の一実施例の工具軌跡マトリック
スの説明図、 第２図（ａ）は本発明の他の実施例のワーク形状マトリ
ックスの説明図、 第２図（ｂ）は本発明の他の実施例の工具軌跡マトリッ
クスの説明図、 第３図は本発明の一実施例のワークの形状及び座標値の
設定画面、 第４図は本発明の一実施例の工具の修状の設定画面、 第５図（ａ）、（ｂ）は本発明の一実施例の数値制御装
置の処理のフローチャート、 第６図は本発明を実施するための数値制御装置のハード
ウエアのブロック図、 第７図は従来の切削加工の一例を示した概念図である。 ６２−・ ６　３・・・一・・・一・ ６　４−・・・−　・ ６４ａ　−　・−−−−・ ・−ＲＯＭ ・−ＲＡＭ 不揮発性メモリ 加工プログラム 特許出願人　ファナック株式会社 代理人　　　弁理士　　服部毅巖 １０、３０・一−−−−−−−−−−−−−ワーク形状
マトリックス１１、３１−・−一−−−−−−一−−・
−ワーク形状２０、４０・一・・一・＝一・一・一工具
軌跡マトリックス２１、４１・−−一−−−・−・−・
一・工具軌跡Ａ１〜Ａ　５−−−−−−−−−−・−・
一区間８１〜Ｂ　３　−−−−−−−−−−−−−−一
区間Ｂ　２　ａ　−−−−−−−−−−−−−−一直線
補間した区間５０−＝−・−・−−−−一〜一表示画面
６　１−−−−−−−−−−−−−−−プロセッサ第 図（ａ） 第４ 図 第５ｒＭ（ａ） 第５図 （ｂ）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）数値制御装置（ＣＮＣ）によってワークを切削加
   工する際の工具の送り速度を制御する送り速度制御方式
   において、 ワークの形状と座標値、及び工具形状を入力し、指令さ
   れた工具通路と前記工具形状とに基づいて工具軌跡を算
   出し、 座標系を一定の大きさに細分し、前記ワークの部分に相
   当する区画に第１の論理値を与えて第１のマトリックス
   を作成し、 前記座標系を前記一定の大きさと同一の大きさの区画に
   細分し、前記工具軌跡に相当する区画に第２の論理値を
   与えて第２のマトリックスを作成し、 前記第１のマトリックスと前記第２のマトリックスを論
   理演算して、前記ワークと前記工具が接触する区間と接
   触しない区間とを判別し、 前記接触する区間では前記工具を指令された切削送り速
   度で移動させ、前記接触しない区間では送り速度を所定
   値に上昇して前記工具を移動させることを特徴とする送
   り速度制御方式。
2. （２）前記接触しない区間が一本の直線通路でない場合
   は、前記接触しない区間の始点と次に接触する区間の始
   点とを直線で補間した特定の通路を求め、 前記特定の通路に従って前記工具を移動させることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の送り速度制御方式
   。
3. （３）前記第１のマトリックス及び前記第２のマトリッ
   クスは２次元で作成することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の送り速度制御方式。
4. （４）前記第１のマトリックス及び前記第２のマトリッ
   クスは３次元で作成することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の送り速度制御方式。