JPH0346006A - 数値制御装置の軌跡制御方法 - 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の軌跡制御方法に関し、特に自由
曲面を微小な直線のブロックに分割近似して、補間する
数値制御装置の軌跡補正方法に関する。

〔従来の技術〕

微小直線ブロックにより自由曲面を加工する場合、サー
ボ遅れあるいは加減速制御の遅れにより加工誤差が生じ
る。例えば、加工誤差は凸状の曲線を補間すると、実際
の工具通路がワークの内側に食い込むような加工誤差を
生じる。

これを避けるために、フィードフォワード制御によりサ
ーボの遅れを少なくしたり、送りパルスを補間前に加減
速制御して、加減速制御されたパルスによってパルス補
間を行い、加減速の遅れを無くしたりすることにより、
加工誤差を少なくしていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、従来の方法ではフィードフォワード制御を使用
するため、コーナ部での軸毎の速度変化のために機械の
衝撃が大きくなったり、面粗度が悪くなるという問題が
あった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、工
具位置の軌跡から工具の最適な進行方向を求めて、サー
ボ遅れあるいは加減速度制御による遅れに起因する加工
誤差を補正した数値制御装置の軌跡制御方法を提供する
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、自由曲面を微小
な直線のブロックに分割近似して、補間する場合数値制
御装置の軌跡補正方法において、機械側からのフィーラ
ドバック信号と数値制御装置の指令位置から実際の工具
位置を求め、前記工具位置と前記指令位置からエラー量
を求め、前記進行方向ベクトルの先端を指令位置として
、パルス分配することを特徴とする数値制御装置の軌跡
制御方法が、 提供される。

〔作用〕

数値制御装置の指令位置と実際の工具位置はサーボ遅れ
と、加減速制御の遅れによって、両者を加えたエラー量
だけ異なる。従って、数値制御装置の指令位置でパルス
分配をしても、その進行方向は工具位置の進行方向と異
なり、加工誤差（軌跡ずれ）となる。

このため、工具位置での進行方向にパルス分配を行い工
具を正確に軌跡に追従させる。このために、サーボモー
タからのフィードバック信号から工具位置を計算し、こ
の工具位置と指令位置からエラー量を求める。工具位置
での進行方向を方向とし、エラー量を大きさとするベク
トルを求める。

このベクトルが工具の進むべきベクトルである。

従って、このベクトルの先端を指令位置とすればよいの
で、前回の分配における指令位置との差分をパルス分配
する。

〔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２図は３点を結ぶ円弧からブロック毎の進行方向ベク
トルを求める方法を示す図である。自由曲面の曲線を点
列に分割し、この点列Ｐ、、、Ｐｎ−１ｓ　Ｐ　ｎ　、
Ｐ　ｎｉｌ　、Ｐ　ｎ＋２間を円弧補間することにより
、曲線を補間する。ここでは、例えば、点Ｐｎにおける
進行方向ベクトルＶ、、は、点Ｐ７−ＩＳＰイ％ｐＨ＋
１の３点を通る円弧を作り、点Ｐ、における接線方向の
ベクトルとして求める。後で述べるように、この場合ベ
クトルの方向だけが必要であり、大きさは別の条件から
求める。

第３図はスプライン曲線の一次微分ベクトルを用いてブ
ロック毎の進行方向ベクトルを求める方法を示す図であ
る。点列Ｐ。−２、Ｐｎ−ｔ　、ｐ、、ＩＰ　ｎｉｌ　
ｓ　Ｐ　１％＋２の各点を通るスプライン曲線を求める
。このスプライン曲線は一般に３次スプライン曲線とし
て求める。このスプライン曲線の一次微分ベクトルを進
行方向ベクトルＶｎ−１ｓＶｎ、Ｖ　ｈ＋１　とする。

第１図は本発明のパルス分配の指令値の求め方を示す図
である。図において、点Ｒは現在数値制御装置のパルス
分配が終了している点、すなわち数値制御装置の指令位
置であり、点Ｓは実際の工具位置、点Ｑは補正後の指令
点である。

点Ｒは数値制御装置内にあり、点Ｓは機械側からの位置
フィードバック信号から計算する。実際には、後述する
ようにサーボモータに内蔵されたパルスコーダからのフ
ィードバック信号、あるいは機械側に設けられたリニア
スケール等の位置検出ユニットからのフィードバック信
号から計算する。

Ｖｌ、Ｖ２、ｖ３はそれぞれ点Ｐｎ−１、ＰｎｓＳにお
ける進行方向ベクトル、ｖ４は求める補正ベクトルであ
る。まず、Ｖｌ、Ｖ２とｄｌ、ｄ２からＶ３を次式に従
って求める。

Ｖ３＝ｄ　１＊Ｖ１＋ｄ２＊Ｖ２ これにより、ｖ３は点Ｓにおいて工具が進むべき方向を
近似的に指す。このベクトルの方向にエラー量（点Ｒと
点Ｓの距離〉分だけ進んだ点Ｑを補正後の指令点として
パルス分配することにより、工具を正確に与えられた曲
線に追従させることができ、エラー量による誤差を小さ
くする。

各ブロックの移動方向にあまり大きな変化がない場合は
、加える補正は工具進行方向に対して垂直に近く、また
エラー量に比べて補正ベクトルの大きさは小さいと考え
られるので、本発明の補正を加えない場合と比べても機
械へのショックはあまり変わらないと考えられる。

第４図は本発明を実施するための数値制御装置（ＣＮＣ
）のハードウェアのブロック図である。

図において、ｌＯは数値制御装置（ＣＮＣ）である。プ
ロセッサ１１は数値制御袋［（ＣＮＣ）　　ｌＯ全全体
制御の中心となるプロセッサであり、バス２１を介して
、ＲＯＭ１２に格納、されたシステムプログラムを読み
出し、このシステムプログラムに従って、数値制御装置
（ＣＮＣ）全体の制御を実行する。ＲＡＭ１３には一時
的な計算データ、表示データ等が格納される。ＲＡＭ１
３にはＤＲＡＭが使用される。ＣＭＯ３１４，には工具
補正量、ピッチ誤差補正量、加ニブログラム及びパラメ
ータ等が格納される。ＣＭＯ３１４は、図示されていな
いバッテリでバックアップされ、数値制御装置（ＣＮＣ
）１０の電源がオフされても不揮発性メモリとなってい
るので、それらのデータはそのまま保持される。

インタフェース１５は外部機器用のインタフェースであ
り、紙テープリーダ、紙テープパンチャ、紙テープリー
ダ・パンチャー等の外部機器３１が接続される。紙テー
プリーダからは加ニブログラムが読み込まれ、また、数
値制御装置（ＣＮＣ）１０内で編集された加ニブログラ
ムを紙テープパンチャーに出力することができる。

ＰＭＣ（プログラマブル・マシン・コントローラ）１６
はＣＮＣｌ０に内蔵され、ラダー形式で作成されたシー
ケンスプログラムで機械側を制御する。すなわち、加ニ
ブログラムで指令された、Ｍ機能、Ｓ機能及びＴ機能に
従って、これらをシーケンスプログラムで機械側で必要
な信号に変換し、Ｉ１０ユニッ）１７から機械側に出力
する。

この出力信号は機械側のマグネット等を駆動し、油圧バ
ルブ、空圧バルブ及び電気アクチュエイタ等を作動させ
る。また、機械側のリミットスイッチ及び機械操作盤の
スイッチ等の信号を受けて、必要な処理をして、プロセ
ッサｌｌに渡す。

グラフィック制御回路１８は各軸の現在位置、アラーム
、パラメータ、画像データ等のディジタルデータを画像
信号に変換して出力する。この画像信号はＣＲＴ／ＭＤ
Ｉユニット２５の表示装置２６に送られ、表示装置２６
に表示される。インタフェース１９はＣＲＴ／ＭＤＩユ
ニット２５内のキーボード２７からのデータを受けて、
プロセッサ１１に渡す。

インタフェース２０は手動パルス発生器３２に接続され
、手動パルス発生器３２からのパルスを受ける。手動パ
ルス発生器３２は機械操作盤に実装され、手動で機械稼
働部を精密に移動させるのに使用される。

軸制御回路４１〜４３はプロセッサ１１からの各軸の移
動指令を受けて、各軸の指令をサーボアンブ５１〜５３
に出力する。サーボアンプ５１〜５３はこの移動指令を
受けて、各軸のサーボモータ６１〜６３を駆動する。

サーボモータ６１〜６３には位置検出用のバルスコーダ
が内蔵されており、このパルスコーダから位置信号がパ
ルス列としてフィードバックされる。場合によっては、
位置検出器として、リニアスケールが使用される。また
、このパルス列をＦ／Ｖ　（周波数／速度）変換するこ
とにより、速度信号を生成することができる。さらに、
速度検出用にタコジェネレータが使用される場合もある
。

プロセッサ１１はこのフィードバック信号によって、実
際の工具位置を認識し、指令位置と工具位置からエラー
量を計算することができる。

スピンドル制御回路７１はスピンドル回転指令及びスピ
ンドルのオリエンテーション等の指令を受けて、スピン
ドルアンプ７２にスピンドル速度信号を出力する。スピ
ンドルアンプ７２はこのスピンドル速度信号を受けて、
スピンドルモータ７３を指令された回転速度で回転させ
る。また、オリエンテーション指令によって、所定の位
置にスピンドルを位置決めする。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明では、実際の工具位置での進
行方向を向き、エラー量を大きさとするベクトルを求め
、このベクトルの先端に向いてパルス分配を行うように
したので、フィードフォワード制御を使用することなく
、工具を正確に与えられた曲線に追従させることができ
る。

従って、機械へのショックの増大や、面粗度の悪化など
の悪影響なく加工誤差を減少させることができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明のパルス分配の指令値の求め方を示す図
、 第２図は３点を結ぶ円弧からブロック毎の進行方向ベク
トルを求める方法を示す図、 第３図はスプライン曲線の一次微分ベクトルを用いてブ
ロック毎の進行方向ベクトルを求める方法を示す図、 第４図は本発明を実施するための数値制御装置（ＣＮＣ
）のハードウェアのブロック図である。 Ｒ・ 　３−− ４ １ ２ ３ ４ １５・ ６ ７ ８ ９ ２０・ 指令位置 工具位置 進行方向ベクトル 指令ベクトル プロセッサ ＯＭ ＡＭ ＭＯＳ インタフェース ＰＭＣ（プログラマブル・マ シン・コントローラ） ・　Ｉ１０ユニット グラフィック制御回路 インタフェース インタフェース １ ４１〜４３ ５１〜５３ ６１〜６３ ノイズ 軸制御回路 サーボアンプ サーボモータ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）自由曲面を微小な直線のブロックに分割近似して
   、補間する数値制御装置の軌跡補正方法において、 機械側からのフィーッドバック信号と数値制御装置の指
   令位置から実際の工具位置を求め、前記工具位置と前記
   指令位置からエラー量を求め、 前記工具位置での工具の進行方向を方向とし、前記エラ
   ー量を大きさとする進行方向ベクトルを求め、 前記進行方向ベクトルの先端を指令位置としてパルス分
   配することを特徴とする数値制御装置の軌跡制御方法。
2. （２）前記進行方向ベクトルの方向は、補間すべき３点
   を結ぶ円弧上の接線とすることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の数値制御装置の軌跡制御方法。
3. （３）前記進行方向ベクトルの方向は補間すべき点列を
   結ぶスプライン補間曲線の一次微分ベクトルの方向とす
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の数値制
   御装置の軌跡制御方法。
4. （４）前記工具位置が補間すべき点列の中間点にあると
   きは、前記中間点の前の点の進行方向ベクトルをＶ１と
   し、前記中間点の後の点の進行方向ベクトルをＶ２とし
   、前記前の点と中間点の距離をｄ２とし、前記中間点と
   前記後の点との距離をｄ１として、 Ｖ３＝ｄ１＊Ｖ１＋ｄ２＊Ｖ２ から前記中間点の進行方向ベクトルの方向を求めること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の数値制御装置
   の軌跡制御方法。