JPH05165514A - 数値制御装置の補間方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 与えられた微小直線ブロックのデータから自
由曲面の曲線や直線を正確に再生することのできる数値
制御装置の補間方式を提供すること。 【構成】 判定対象となる微小直線ブロックｂ−ｃの両
端の点ｂ，ｃおよび前ブロックの始点ａを結ぶ円弧ａｂ
ｃと該微小直線ブロックｂ−ｃとの間の最大離間距離Ｔ
Ｒａ、並びに、該微小直線ブロックｂ−ｃの両端の点
ｂ，ｃおよび後ブロックの終点ｄを結ぶ円弧ｂｃｄと該
微小直線ブロックｂ−ｃとの間の最大離間距離ＴＲｂを
求める。値の大きな方の最大離間距離が設定値ε′の範
囲内にあるか否かにより、微小直線ブロックｂ−ｃを補
間する滑らかな曲線と微小直線ブロックｂ−ｃとの間の
最大離間距離が設定値ε′の範囲内に収まるか否かを判
定し、範囲内に収まれば微小直線ブロックｂ−ｃを曲線
補間する一方、収まらなければ微小直線ブロックｂ−ｃ
を直線補間することにより、所期の自由曲面の曲線や直
線を正確に再生する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、数値制御装置の補間方
式の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】数値制御装置で駆動制御される工作機械
で自由曲面の加工を行う場合、数値制御装置への加工デ
ータは所期の自由曲面を直線近似して得た微小直線ブロ
ックを連続的に加工するプログラムによって与えられる
が、この加工プログラムで工作機械をそのまま駆動する
と加工面の面粗度が劣化する。また、微小直線の屈折部
分等を加工する際に切込み量が断続的に変化することに
もなるので、工作機械の主軸等に与える衝撃も案じられ
る。このような問題は、加工プログラムで与えられた微
小直線ブロックのデータに基いて数値制御装置に曲線補
間を行わせ、所期の自由曲面の形状を再生した後、この
形状に沿って工作機械の工具を滑らかに相対移動させる
ことによって解消することができる。これらの点に鑑
み、数値制御装置に曲線補間を行わせて所期の自由曲面
の形状を再生するための方式として、判定対象となる微
小直線ブロックと該判定対象ブロックに隣接する微小直
線ブロックとの成す角の大きさ、および、該判定対象ブ
ロックの長さに基いて、この判定対象ブロックが曲線補
間すべきものであるのか直線補間すべきものであるのか
を判定するようにした数値制御装置の補間方式が、既
に、特願平１−２１２４９３として提案されている。

【０００３】特願平１−２１２４９３として提案された
補間方式は、判定対象ブロックの長さが予め設定された
設定長よりも短く、かつ、判定対象ブロックとこれに隣
接する微小直線ブロックとの成す角が予め設定された設
定角よりも大きい場合に限り判定対象ブロックを曲線補
間するものと判定し、これ以外の場合には、全て直線補
間として判定するものである。例えば、図７に実線で示
されるような所期の自由曲面を定義するために点Ａ〜点
Ｉで示す分割点で直線近似を行って破線で示すような微
小直線ブロックを生成し、数値制御装置のための加工デ
ータを作成したとする。図７に示す例では、点Ａから点
Ｂを経由して点Ｉに至る自由曲面の区間が全て曲線で形
成されているから、この区間を全て曲線補間させるため
には、この区間内で隣接する２つの微小直線ブロックの
成す最も小さな角、即ち、微小直線ブロックＤ−ＥとＥ
−Ｆとが成す角θよりも設定角の値を小さくしなければ
ならず、また、この区間内にある最長の微小直線ブロッ
ク、即ち、微小直線ブロックＡ−Ｂの長さＬよりも設定
長の値を大きくしなければならない。しかし、このよう
な設定操作を行うと、微小直線ブロックＨ−ＩとＩ−Ａ
との成す角θ′が設定角の値より大きくなり、しかも、
微小直線ブロックＩ−Ａの長さＬ′が設定長の値よりも
短くなるので、微小直線ブロックＩ−Ａを判定対象ブロ
ックとしたときの判定結果が曲線補間となり、本来直線
であるべき区間Ｉ−Ａが図中Ｓの一点鎖線で示されるよ
うな曲線補間で定義されてしまい、所期の自由曲面が正
しく再生されないといった問題が生じる。

【０００４】また、自動プログラミング装置等によって
数値制御装置の加工プログラムを作成する場合には、自
由曲面を直線近似する微小直線ブロックが所期の自由曲
面から一定限度以上離れないように離間限度を設定して
分割点を指定した後、この分割点のデータ、即ち、隣接
する分割点を連絡する微小直線ブロックによって所期の
自由曲面を定義するようにしているが、数値制御装置に
入力される加工データは所期の自由曲面を直線近似して
得た微小直線ブロックでしかない。例えば、図６に実線
で示されるような所期の自由曲面を定義するために、離
間限度をεに設定して、点Ａ〜点Ｍで示す分割点で直線
近似を行って破線で示すような微小直線ブロックを生成
し、数値制御装置のための加工データを作成したとす
る。これらの微小直線ブロックから図６に示されるよう
な所期の自由曲面を再生するためには点Ｂ，点Ｇ，点Ｌ
の近傍を滑らかな曲線で補間することは許されず、これ
らの点に隣接する微小直線ブロックは直線補間しなけれ
ばならないが、特願平１−２１２４９３の補間方式で
は、基本的に、ブロックの長さが短くて隣接するブロッ
クとの成す角が大きな判定対象ブロックが全て曲線補間
されてしまうため、図６に示されるように各微小直線ブ
ロックの長さが大きく異なったり自由曲面の屈曲や屈折
状態が様々に変化するような場合では、判定基準となる
値を単一の設定角や設定長で間に合わせることは困難
で、これらの設定値を各微小直線ブロック毎または微小
直線ブロックのグループ毎に設定しなければならなくな
ることもあり、設定操作が非常に面倒になる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前記
従来技術の欠点を解消し、与えられた微小直線ブロック
のデータから所期の自由曲面の曲線や直線を正確に再生
することができ、しかも、簡単な設定操作でこれを行う
ことのできる数値制御装置の補間方式を提供することに
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の補間方式は、微
小直線ブロックを滑らかな曲線で補間した軌跡と該微小
直線ブロックとの間の最大離間距離を求め、離間距離が
予め設定された設定値の範囲内であれば該微小直線ブロ
ックを曲線補間すると共に、離間距離が設定値の範囲を
越えると前記微小直線ブロックを直線補間することによ
り前記目的を達成した。

【０００７】また、補間方法の判定対象となる微小直線
ブロックの両端と該判定対象ブロックの前ブロックの始
点とを結ぶ円弧軌跡と該判定対象ブロックとの間の最大
離間距離と、判定対象ブロックの両端と該判定対象ブロ
ックの後ブロックの終点とを結ぶ円弧軌跡と該判定対象
ブロックとの間の最大離間距離とを求め、少なくとも一
方の離間距離が予め設定された設定値の範囲を越えると
該判定対象ブロックを直線補間すると共に、いずれの離
間距離も設定値の範囲内にあれば前記判定対象ブロック
を曲線補間することにより同様の目的を達成した。

【０００８】

【作用】判定基準となる離間距離の設定値を予め数値制
御装置に設定しておく。自由曲面を複数個の微小直線ブ
ロックで近似したプログラムを数値制御装置に入力する
と、数値制御装置は与えられた微小直線ブロックを順次
読込み、微小直線ブロックを滑らかな曲線で補間した軌
跡を求める。数値制御装置は、更に、各微小直線ブロッ
クと該微小直線ブロックを補間した滑らかな直線との間
の最大離間距離を求め、この離間距離が予め設定された
設定値の範囲内であれば該微小直線ブロックを曲線補間
するものと判定する一方、離間距離が設定値の範囲を越
えていれば該微小直線ブロックを直線補間するものとし
て判定する。

【０００９】また、微小直線ブロックを読込んだ数値制
御装置は、補間方法の判定対象となる微小直線ブロック
の両端と該判定対象ブロックの前ブロックの始点とを結
ぶ円弧と、該判定対象ブロックの両端と後ブロックの終
点とを結ぶ円弧とを生成し、各円弧軌跡と該判定対象ブ
ロックとの間の最大離間距離を求め、少なくとも一方の
円弧の離間距離が予め設定された設定値の範囲を越える
と該判定対象ブロックを直線補間するものと判定する一
方、いずれの円弧の離間距離も設定値の範囲内にあれば
前記判定対象ブロックを曲線補間するものとして判定す
る。

【００１０】曲線補間するか直線補間するかの判定が判
定対象ブロックの長さに直接依存せず、自由曲面各部の
曲率に基いて行われるので、所期の自由曲面の曲線や直
線を正確に再生することができ、また、判定基準となる
離間距離の設定値は自動プログラミングの段階で用いた
離間限度に基いて設定すれば良く、しかも、設定すべき
パラメータが一種のみであるから判定基準の設定操作が
簡単になる。

【００１１】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１は本発明の方式を実施する一実施例の数値制
御装置（以下、ＣＮＣという）１０のハードウェアを示
すブロック図である。プロセッサ１１はＣＮＣ１０全体
を制御するプロセッサであり、バス２１を介して、ＲＯ
Ｍ１２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、ＣＮＣ１０を全体的に
制御する。ＲＡＭ１３には一時的な計算データや表示デ
ータおよびＣＲＴ／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等が格納される。ＣＭＯＳメ
モリ１４は図示しないバッテリでバックアップされ、Ｃ
ＮＣ１０の電源がオフに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ている。

【００１２】インターフェイス１５はＣＮＣ１０に接続
する外部機器のためのインターフェイスであり、紙テー
プリーダや紙テープパンチャーおよび紙テープリーダ・
紙テープパンチャー（一体型のもの）等の外部機器７２
が接続される。紙テープリーダからは、自動プログラミ
ング装置等の処理により自由曲面を複数個の微小直線ブ
ロックで近似した自由曲面加工のための加工プログラム
等を始め、各種の加工プログラムが読み込まれ、また、
ＣＮＣ１０内で編集されたプログラムは紙テープパンチ
ャーに出力することができる。

【００１３】ＰＭＣ（プログラマブル・マシン・コント
ローラ）１６は、ＣＮＣ１０に内臓されたシーケンスプ
ログラムで工作機械側の補助装置、例えば、工具交換用
のロボットハンド等といったアクチュエータを制御す
る。即ち、加工プログラムで指令されたＭ機能，Ｓ機能
およびＴ機能に従って、これらシーケンスプログラムで
補助装置側で必要な信号に変換し、Ｉ／Ｏユニット１７
から補助装置側に出力する。この出力信号により各種ア
クチュエータ等の補助装置が作動するようになってい
る。また、工作機械機本体や補助装置側のリミットスイ
ッチおよび工作機械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、必要な処理をして、プロセッサ
（以下、ＣＰＵという）１１に渡す。

【００１４】工作機械各軸の現在位置，アラーム，パラ
メータ，画像データ等の画像信号はＣＲＴ／ＭＤＩユニ
ット７０に送られ、そのディスプレイに表示される。Ｃ
ＲＴ／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、インータフェイ
ス１８はＣＲＴ／ＭＤＩユニット７０のキーボードから
のデータを受けてＣＰＵ１１に渡す。インターフェイス
１９は手動パルス発生器７１に接続され、手動パルス発
生器７１からのパルスを受ける。手動パルス発生器７１
は工作機械本体の操作盤に実装され、手動操作に基く分
配パルスによる各軸制御で工作機械の可動部を精密に位
置決めするために使用される。

【００１５】軸制御回路３０〜３４はＣＰＵ１１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プ４
０〜４４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。Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｕ，Ｖ軸のサーボモータ５０〜５４に
は位置検出用のパルスコーダが内蔵されており、このパ
ルスコーダからの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。図ではこれらの位置信号のフィード
バック及び速度フィードバックは省略している。

【００１６】スピンドル制御回路６０はスピンドル回転
指令およ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はこのスピンドル速度
信号を受けて、スピンドルモータ６２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。

【００１７】スピンドル制御回路６０はＣＰＵ１１から
の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はこの
スピンドル速度信号を受けて、工作機械の工具軸を回転
するスピンドルモータ６２を指令された回転速度で回転
させる。スピンドルモータ６２には歯車あるいはベルト
等でポジションコーダ６３が結合され、該ポジションコ
ーダ６３が主軸の回転に同期して帰還パルスを出力し、
その帰還パルスはインターフェイス２０を経由してＣＰ
Ｕ１１に読み取られる。実施例では５軸分の軸制御回路
とサーボアンプとを有するミリングマシンについて示し
ているが、工作機械によりサーボアンプおよびサーボモ
ータの数は様々である。

【００１８】ＣＮＣ１０および工作機械のハードウェア
に関する構成自体は従来のものと同様であるから、細部
の説明は省略する。

【００１９】図２および図３はインターフェイス１５を
介して紙テープリーダ等から読込んだ加工プログラムを
解析して各軸への移動指令を出力する際にＣＰＵ１１が
行う「補間動作判別処理」の概略を示すフローチャート
であり、以下、このフロチャートと図５（ａ）乃至図５
（ｅ）に示す作用原理図を参照して実施例のＣＮＣ１０
による処理動作を説明する。なお、直線補間を行うか曲
線補間を行うかの判定基準となる設定値ε′の値はＣＲ
Ｔ／ＭＤＩユニット７０を介して予めＣＮＣ１０に設定
されおり、この場合の設定値ε′の値は微小直線ブロッ
クで自由曲面を定義するための自動プログラミングで用
いた離間限度εと同等、もしくは、僅かに大きな値であ
るとする。また、紙テープリーダ等を介して読込まれる
加工プログラムは図５（ａ）に示されるように微小直線
ブロックａ−ｂ，ｂ−ｃ，ｃ−ｄ，ｄ−ｅ，ｅ−ｆで構
成されているものとする。

【００２０】まず、指標ｉに１を設定してＮＣテープの
読込みを開始したＣＰＵ１１は（ステップＳ１）、ＮＣ
テープの加工プログラムから第ｉ＝１番目の微小直線ブ
ロックａ−ｂを読込み（ステップＳ２）、レジスタＲｐ
ｓに当該微小直線ブロックの始点ａの座標値を記憶する
一方、レジスタＲｎｓには終点ｂの座標値を記憶する
（ステップＳ３）。

【００２１】次いで、ＣＰＵ１１は第ｉ＋１＝２番目の
微小直線ブロックｂ−ｃを読込み（ステップＳ４）、指
標ｉの現在値が１であるか否か、即ち、直線補間を行う
か曲線補間を行うかの判定対象となっている微小直線ブ
ロック（以下、判定対象ブロックという）が第１番目の
微小直線ブロックであるか否かを判別する（ステップＳ
５）。

【００２２】この場合、指標ｉの値は１であるから、Ｃ
ＰＵ１１は今回読込んだ微小直線ブロックの終点ｃの座
標値をレジスタＲｎｅに記憶し（ステップＳ６）、レジ
スタＲｐｓ（点ａを記憶），レジスタＲｎｓ（点ｂを記
憶），レジスタＲｎｅ（点ｃを記憶）の各々に記憶され
ている座標値に基いて、判定対象ブロックとなる第ｉ＝
１番目の微小直線ブロックａ−ｂの両端ａ，ｂと後ブロ
ックである第ｉ＋１＝第２番目の微小直線ブロックの終
点ｃとを結ぶ円弧の軌跡を求め、判定対象ブロックとな
る第ｉ＝１番目の微小直線ブロックと該円弧との間の最
大離間距離（以下、トレランスという）ＴＲｂを算出し
てレジスタＴＲ２に記憶することとなる（ステップＳ
７）。そして、ＣＰＵ１１は、レジスタＴＲ２に記憶さ
れたトレランスＴＲｂの値と設定値ε′との大小関係を
比較し（ステップＳ８）、トレランスＴＲｂの値が設定
値ε′の範囲内にあれば対象ブロックとなる第ｉ＝１番
目の微小直線ブロックを曲線補間のブロックとして記憶
する一方（ステッＳ９）、トレランスＴＲｂの値が設定
値ε′の範囲を越えていれば該対象ブロックを直線補間
のブロックとして記憶した後（ステッＳ１０）、指標ｉ
の値を１インクリメントして（ステップＳ１１）、再
び、ステップＳ４の処理に復帰する（指標ｉの現在値は
２となる）。即ち、図５（ａ）に示されるように第ｉ＝
１番目の微小直線ブロックａ−ｂが判定対象ブロックと
なった場合には判定対象ブロックの前のブロックが存在
しないので、ＣＰＵ１１は、前記ステップＳ６乃至ステ
ップＳ９またはステップＳ１０の処理により、判定対象
ブロックの両端と後ブロックの終点とを結ぶ円弧による
トレランスＴＲｂのみを用いて直線補間か曲線補間かの
判定を行うこととなる。

【００２３】そして、ステップＳ４の処理で第ｉ＋１＝
第３番目の微小直線ブロックｃ−ｄを読込んだＣＰＵ１
１は、指標ｉの現在値が１であるか否かを判別するが
（ステップＳ５）、この場合、判定対象ブロックを示す
指標ｉの値は２であるから、今回読込んだ微小直線ブロ
ックの終点ｄの座標値をレジスタＲｆｅに記憶し（ステ
ップＳ１２）、レジスタＲｐｓ（点ａを記憶），レジス
タＲｎｓ（点ｂを記憶），レジスタＲｎｅ（点ｃを記
憶）の各々に記憶されている座標値に基いて、判定対象
ブロックとなる第ｉ＝２番目の微小直線ブロックｂ−ｃ
の両端ｂ，ｃと前ブロックである第ｉ−１＝第１番目の
微小直線ブロックの始点ａとを結ぶ円弧の軌跡を求め、
判定対象ブロックとなる第ｉ＝２番目の微小直線ブロッ
クと該円弧との間のトレランスＴＲａを算出してレジス
タＴＲ１に記憶する一方（ステップＳ１３）、レジスタ
Ｒｎｓ（点ｂを記憶），レジスタＲｎｅ（点ｃを記
憶），レジスタＲｆｅ（点ｄを記憶）の各々に記憶され
ている座標値に基いて、判定対象ブロックとなる第ｉ＝
２番目の微小直線ブロックｂ−ｃの両端ｂ，ｃと後ブロ
ックである第ｉ＋１＝第３番目の微小直線ブロックの終
点ｄとを結ぶ円弧の軌跡を求め、判定対象ブロックとな
る第ｉ＝２番目の微小直線ブロックと該円弧との間のト
レランスＴＲｂを算出してレジスタＴＲ２に記憶する
（ステップＳ１４）。

【００２４】次いで、ＣＰＵ１はトレランスＴＲａ（レ
ジスタＴＲ１の値）とトレランスＴＲｂ（レジスタＴＲ
２の値）の大小関係を比較し（ステップＳ１５）、トレ
ランスＴＲｂの値がトレランスＴＲａと同等以上であれ
ばトレランスＴＲｂの値をレジスタＴＲ２にそのまま保
持する一方、トレランスＴＲａの値がトレランスＴＲｂ
よりも大きければトレランスＴＲａの値をレジスタＴＲ
２に移し換え（ステップＳ１６）、レジスタＴＲ２に常
に大きな方のトレランスの値が記憶されるようにする。
そして、ＣＰＵ１１は大きな方のトレランスの値（レジ
スタＴＲ２の値）と設定値ε′との大小関係を比較し
（ステップＳ１７）、大きな方のトレランスの値が設定
値ε′の範囲内にあれば対象ブロックとなる第ｉ＝２番
目の微小直線ブロックを曲線補間のブロックとして記憶
する一方（ステッＳ１８）、大きな方のトレランスの値
が設定値ε′の範囲を越えていれば該対象ブロックを直
線補間のブロックとして記憶した後（ステッＳ１９）、
今回読込んだ第ｉ＋１＝第３番目の微小直線ブロックが
プログラムによって与えられた最終加工ブロックである
か否かを判別する（ステップＳ２０）。この場合、第４
番目以降の微小直線ブロックが存在するから、ステップ
Ｓ２０の判別結果は偽となり、ＣＰＵ１１は、レジスタ
Ｒｎｓ（点ｂを記憶），レジスタＲｎｅ（点ｃを記
憶），レジスタＲｆｅ（点ｄを記憶）の記憶内容をそれ
ぞれレジスタＲｐｓ，レジスタＲｎｓ，レジスタＲｎｅ
にシフトして記憶させ（ステップＳ２１）、指標ｉの値
を１インクリメントして（ステップＳ１１）、再び、ス
テップＳ４の処理に復帰する（ここで、指標ｉの現在値
は３となり、レジスタＲｐｓ，Ｒｎｓ，Ｒｎｅにはそれ
ぞれ点ｂ，点ｃ，点ｄの座標値が記憶される）。即ち、
図５（ｂ）に示される第ｉ＝２番目の微小直線ブロック
ｂ−ｃのように判定対象ブロックの前後に微小直線ブロ
ックが存在する場合には、前記ステップＳ１２乃至ステ
ップＳ２１の処理により、判定対象ブロックの両端と前
ブロックの始点とを結ぶ円弧によるトレランスＴＲａと
判定対象ブロックの両端と後ブロックの終点とを結ぶ円
弧によるトレランスＴＲｂが求められて、値の大きな方
のトレランスと設定値ε′との関係に基いて、判定対象
ブロックを直線補間するか曲線補間するかの判定が行わ
れることとなる。

【００２５】そして、ステップＳ４の処理で第ｉ＋１＝
第４番目の微小直線ブロックｄ−ｅを読込んだＣＰＵ１
１は前記と同様にしてステップＳ５の判別処理を行った
後、今回読込んだ微小直線ブロックの終点ｅの座標値を
レジスタＲｆｅに記憶し（ステップＳ１２）、図５
（ｃ）に示されるように、レジスタＲｐｓ（点ｂを記
憶），レジスタＲｎｓ（点ｃを記憶），レジスタＲｎｅ
（点ｄを記憶）の各々に記憶されている座標値に基い
て、判定対象ブロックとなる第ｉ＝３番目の微小直線ブ
ロックｃ−ｄの両端ｃ，ｄと前ブロックである第ｉ−１
＝第２番目の微小直線ブロックの始点ｂとを結ぶ円弧の
軌跡を求め、判定対象ブロックとなる第ｉ＝３番目の微
小直線ブロックと該円弧との間のトレランスＴＲａを算
出する一方（ステップＳ１３）、レジスタＲｎｓ（点ｃ
を記憶），レジスタＲｎｅ（点ｄを記憶），レジスタＲ
ｆｅ（点ｅを記憶）の各々に記憶されている座標値に基
いて、微小直線ブロックｃ−ｄの両端ｃ，ｄと後ブロッ
クである第４番目の微小直線ブロックの終点ｅとを結ぶ
円弧の軌跡を求め、判定対象ブロックとなる第ｉ＝３番
目の微小直線ブロックと該円弧との間のトレランスＴＲ
ｂを算出してレジスタＴＲ２に記憶する（ステップＳ１
４）。

【００２６】そして、前記と同様、トレランスＴＲａと
トレランスＴＲｂの大小関係を比較して値の大きな方の
トレランスをレジスタＴＲ２に保存し（ステップＳ１
５，ステップＳ１６）、該トレランスと設定値ε′との
大小関係を比較して（ステップＳ１７）、その比較結果
に応じ、第ｉ＝３番目の微小直線ブロックを曲線補間の
ブロックまたは直線補間のブロックとして記憶し（ステ
ッＳ１８，ステップＳ１９）、ステップＳ２０の判別処
理を行った後、各レジスタの値をシフトさせて指標ｉの
値を１インクリメントし（ステップＳ２１，ステップＳ
１１）、ステップＳ４に復帰して第ｉ＋１＝第５番目の
微小直線ブロックｅ−ｆを読込み、第ｉ＝第４番目の微
小直線ブロックを判定対象ブロックとしてステップＳ５
乃至ステップＳ１８またはステップＳ１９までの処理を
同様に行う（第ｉ＝４番目の微小直線ブロックｄ−ｅが
判定対象ブロックとなった時の各レジスタの記憶内容と
トレランスＴＲａ，ＴＲｂの関係を図５（ｄ）に示
す）。

【００２７】しかし、第ｉ＝第４番目の微小直線ブロッ
クが判定対象ブロックとなったときには、第ｉ＋１番
目、即ち、第５番目の微小直線ブロックｅ−ｆが最終加
工ブロックとして検出されるため、ステップＳ２０の判
別結果が真となり、ステップＳ１８またはステップＳ１
９までの処理で第４番目の微小直線ブロックｄ−ｅの補
間方法を判定したＣＰＵ１１は、レジスタレジスタＲｎ
ｓ（点ｄを記憶），レジスタＲｎｅ（点ｅを記憶），レ
ジスタＲｆｅ（点ｆを記憶）の各々に記憶されている座
標値をそのまま保持し、第ｉ＋１番目の微小直線ブロッ
クｅ−ｆを判定対象ブロックとして、各レジスタＲｎ
ｓ，Ｒｎｅ，Ｒｆｅに記憶されている座標値に基いて、
微小直線ブロックｅ−ｆの両端ｅ，ｆと前ブロックであ
る第４番目の微小直線ブロックの始点ｄとを結ぶ円弧の
軌跡を求め、判定対象ブロックとなる第ｉ＋１＝５番目
の微小直線ブロックと該円弧との間のトレランスＴＲａ
を算出してレジスタＴＲ２に記憶し（ステップＳ２
２）、トレランスＴＲａの値と設定値ε′との大小関係
を比較して（ステップＳ２３）、トレランスＴＲａの値
が設定値ε′の範囲内にあれば最終加工ブロックとなる
第ｉ＋１＝５番目の微小直線ブロックを曲線補間のブロ
ックとして記憶する一方（ステッＳ２４）、トレランス
ＴＲａの値が設定値ε′の範囲を越えていれば該対象ブ
ロックを直線補間のブロックとして記憶し（ステッＳ２
５）、各微小直線ブロックの補間方法を判定するための
「補間動作判別処理」を全て終了する。即ち、図５
（ｅ）に示されるように最終加工ブロックとなる微小直
線ブロックｅ−ｆが判定対象ブロックとなった場合には
判定対象ブロックの後のブロックが存在しないので、Ｃ
ＰＵ１１は、前記ステップＳ２２乃至ステップＳ２４ま
たはステップＳ２５の処理により、判定対象ブロックの
両端と前ブロックの始点とを結ぶ円弧によるトレランス
ＴＲａのみを用いて直線補間か曲線補間かの判定を行う
こととなる。

【００２８】以下、ＣＰＵ１１は、「補間動作判別処
理」で記憶した各微小直線ブロックの補間方法に従って
円弧や自由曲線（スプライン）等の滑らかな曲線で曲線
補間ブロックを曲線補間し、また、直線補間ブロックを
直線補間するが、曲線や直線を用いた補間方法自体は既
に公知であるから説明を省略する。また、第１番目と第
２番目の微小直線ブロックを読込んで第１番目の微小直
線ブロックの補間方法を決めた後、ＮＣテープの読込み
を継続しながら加工プログラムを解析して各軸への移動
指令を逐次出力するようにしても良いし、ＮＣテープか
ら幾つかの微小直線ブロックの加工プログラムを読込ん
でＲＡＭ１３等に所定量ずつ格納し、ＲＡＭ１３等に格
納した直線微小ブロックの補間方法を決めて各軸への移
動指令を出力するようにしても良い。

【００２９】前述の実施例では微小直線ブロックを滑ら
かな曲線で実際に補間した時のトレランスを求めて曲線
補間か直線補間かの判定を行う代わりに、図４に示すよ
うに、補間方法の判定対象となる微小直線ブロックの両
端ｂ，ｃと前ブロックの始点ａとを結ぶ円弧軌跡と判定
対象ブロックとの間のトレランスＴＲａと、判定対象ブ
ロックの両端ｂ，ｃと後ブロックの終点ｄとを結ぶ円弧
軌跡との間のトレランスＴＲｂとを求め、少なくとも一
方のトレランスＴＲａもしくはＴＲｂが予め設定された
設定値ε′の範囲を越えると判定対象ブロックを直線補
間すると共に、いずれのトレランスＴＲａもＴＲｂも設
定値ε′の範囲内にあれば判定対象ブロックを曲線補間
するようにしているが、前述のように、ＲＡＭ１３等に
一定以上の加工プログラムを格納する場合には、ＲＡＭ
１３等に格納された微小直線ブロックのデータに基いて
これらの微小直線を自由曲線で補間した軌跡を実際に算
出し、該軌跡と各微小直線ブロックとの関係により各微
小直線毎に各１のトレランスを算出して、該トレランス
の値に基いて各微小直線ブロックを直線補間するか曲線
補間するかを判定することも可能である。

【００３０】これらの実施例によれば、判定対象ブロッ
クの長さや判定対象ブロックと隣接ブロックとが成す角
の大小に判定結果が直接依存することはなく、判定対象
ブロックを滑らかな曲線で補間する時のトレランスの最
大値（ＴＲａまたはＴＲｂの値）や判定対象ブロックを
滑らかな曲線で実際に補間した時のトレランスの値によ
って該微小直線ブロックを曲線補間すべきか直線補間す
べきかが判定されるので、例えば、図７に示されるよう
な例でも、設定値ε′の値を微小直線ブロックＩ−Ａと
図中Ｓの一点鎖線で示される曲線とのトレランスよりも
小さく設定することにより、実線で示される所期の自由
曲面を簡単かつ確実に再生して加工作業を行わせること
ができる。

【００３１】また、図６に示されるような複雑な形状の
自由曲面のように各微小直線ブロックの長さが大きく異
なったり屈曲や屈折状態が様々に変化するような場合で
も、自由曲面を定義するための自動プログラミングで用
いた離間限度εと同等、もしくは、僅かに大きな値を設
定値ε′として設定するだけで良く、判定基準の選択お
よび設定操作が非常に容易になる。図６に示される例に
従来の補間方式を適用すると、所期の自由曲面の区間Ｅ
−Ｆを曲線補間する必要上、判定基準となる設定長の長
さを微小直線ブロックＥ−Ｆの長さよりも長く設定しな
ければならず、直線補間すべき区間Ａ−Ｂが誤って曲線
補間される可能性もあるが、本実施例によれば、図６の
形状における第１番目の微小直線ブロックＡ−Ｂの補間
方法を判定する際に微小直線ブロックＡ−Ｂの両端Ａ，
Ｂと後ブロックの終点Ｃとを結ぶ円弧のトレランスＴＲ
ｂ（図８参照）と自動プログラミングで用いた離間限度
εと同等、もしくは、僅かに大きく設定された設定値
ε′との関係によって補間方法が指定されるので、設定
値ε′が正しく設定されている限り、このような誤りが
生じることはない。

【００３２】

【発明の効果】本発明による数値制御装置の補間方式
は、判定対象となる微小直線ブロックを滑らかな曲線で
補間する軌跡と微小直線ブロックとの間の最大離間距
離、または、最大離間距離を近似的に求めるための円弧
と微小直線ブロックとの間の最大離間距離に基いて当該
微小直線ブロックを直線補間するか曲線補間するかを判
定するようにしたので、直線補間するか曲線補間するか
の判定は微小直線ブロックの長さや成す角に直接依存せ
ず、飽くまで、自由曲面各部の曲率と各微小直線ブロッ
クとの関係に基いて行われることとなり、所期の自由曲
面の曲線や直線を正確に再生することができる。しか
も、判定基準となる離間距離の設定値は自動プログラミ
ングの段階で用いた離間限度に基いて設定すれば良く、
設定すべきパラメータも一種となるから判定基準の選択
および設定操作が簡略化される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方式を実施する一実施例の数値制御装
置のハードウェアを示すブロック図である。

【図２】同実施例の数値制御装置による補間動作判別処
理の概略を示すフローチャートである。

【図３】補間動作判別処理の概略を示すフローチャート
の続きである。

【図４】同実施例における補間動作判別処理の作用原理
を示す図である。

【図５】微小直線ブロックで近似された加工プログラム
を例示して同実施例における補間動作判別処理の作用原
理を示す図である。

【図６】自動プログラミング処理で直線近似された自由
曲面を例示する図である。

【図７】従来の補間方式の欠点を例示する図である。

【図８】図６に対応して本実施例の補間動作判別処理の
一例を示す図である。

【符号の説明】

１０ 数値制御装置（ＣＮＣ） １１ プロセッサ（ＣＰＵ） １２ ＲＯＭ １３ ＲＡＭ １５，１８ インターフェイス ２１ バス ７０ ＣＲＴ／ＭＤＩユニット ７２ 紙テープリーダ等

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自由曲面を複数個の微小直線ブロックで
   近似したプログラムによって加工を行う数値制御装置の
   補間方式において、前記微小直線ブロックを滑らかな曲
   線で補間した軌跡と該微小直線ブロックとの間の最大離
   間距離を求め、離間距離が予め設定された設定値の範囲
   内であれば該微小直線ブロックを曲線補間すると共に、
   離間距離が設定値の範囲を越えると前記微小直線ブロッ
   クを直線補間することを特徴とした数値制御装置の補間
   方式。
2. 【請求項２】 補間方法の判定対象となる微小直線ブロ
   ックの両端と該判定対象ブロックの前ブロックの始点と
   を結ぶ円弧によって前記滑らかな曲線を生成するように
   した請求項１記載の数値制御装置の補間方式。
3. 【請求項３】 補間方法の判定対象となる微小直線ブロ
   ックの両端と該判定対象ブロックの後ブロックの終点と
   を結ぶ円弧によって前記滑らかな曲線を生成するように
   した請求項１記載の数値制御装置の補間方式。
4. 【請求項４】 補間方法の判定対象となる微小直線ブロ
   ックの両端と該判定対象ブロックの前ブロックの始点と
   を結ぶ円弧軌跡と該判定対象ブロックとの間の最大離間
   距離と、判定対象ブロックの両端と該判定対象ブロック
   の後ブロックの終点とを結ぶ円弧軌跡と該判定対象ブロ
   ックとの間の最大離間距離とを求め、少なくとも一方の
   離間距離が予め設定された設定値の範囲を越えると該判
   定対象ブロックを直線補間すると共に、いずれの離間距
   離も設定値の範囲内にあれば前記判定対象ブロックを曲
   線補間することを特徴とした数値制御装置の補間方式。