JPH0561517A

JPH0561517A - 数値制御装置

Info

Publication number: JPH0561517A
Application number: JP3223059A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Okazawa; 泰夫岡沢; Kenzo Sato; 賢蔵佐藤
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1991-09-03
Filing date: 1991-09-03
Publication date: 1993-03-12

Abstract

(57)【要約】【目的】高精度で高速加工が可能なＮＣ装置を提供す
ることを目的とする。【構成】数値制御装置において、工具軌跡データを微
小線分に分割して該微小線分長さ当たりの移動指令デ−
タを作成する際に、前記微小線分の連続する複数分の方
向が所定範囲内におさまる場合は、該連続する複数の微
小線分を一括した１つの圧縮移動指令デ−タとする移動
指令作成手段を設けた。また、前記移動指令デ−タから
位置座標デ−タを作成する際に、前記圧縮移動指令デ−
タを読み出した場合は複数の同一方向の微小線分に展開
してから位置座標デ−タを作成する位置座標作成手段を
設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、加工機を数値制御する
数値制御装置（以下、ＮＣ装置という）に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１４は、従来のＮＣ装置を示す概略ブ
ロック図である。ＮＣ装置３０は、被加工物（以下、ワ
ークという）を加工するためのＮＣプログラムをホスト
コンピュータ３１から通信回線４０を介してＮＣプログ
ラム入力部３２に入力し、これをＮＣプログラム格納部
３３に格納する。

【０００３】ＮＣ装置３０が実行を開始すると、ＮＣプ
ログラム解析部３４はＮＣプログラム格納部３３から前
記ＮＣプログラムを読み込み、移動指令データに変換し
てパルス分配部３５に出力する。また、ＮＣプログラム
解析部３４は、Ｉ／Ｏ制御が必要な場合はＩ／Ｏ制御部
３７に指令を出してＩ／Ｏコントロールを行う。一方、
パルス分配部３５は、前記移動指令データを指定された
加工速度に基づいてパルス分配して速度指令パルスを作
成し、該指令パルスをサーボ制御部３６に出力する。

【０００４】サーボ制御部３６は、前記指令パルスによ
り加工機３８を制御して前記ワーク（図示せず）に対し
ＮＣ加工を行なう。この時、加工機３８からの位置情報
３９は、サーボ制御部３６にフィードバックされてサー
ボ制御に使用される。なお、ＮＣプログラム格納部３３
に格納しきれない大容量のＮＣプログラムは、外部のホ
ストコンピュータ３１からＮＣプログラム入力部３２に
入力した後、直接プログラム解析部３４へ出力され、以
降は上記説明と同様に処理される。

【０００５】次に、上記ＮＣ装置によってワークを加工
する際に使用するＮＣプログラムの作成過程を曲面を加
工する場合を例に説明する。ホストコンピュータ３１で
は、図１５に示すように加工すべき曲面を理想曲面軌跡
１５１とし、この軌跡１５１を任意のピッチｐで分割す
る。そして、前記曲面を表す式と分割ピッチｐに基づい
て、分割点での各点列ｑの位置を算出する。その後、各
点列ｑを図１５に示す直線や円弧で近似された微小線分
ｔで結んでいき、図１８に示すような直線運動や円弧運
動を命令するＮＣプログラムを作成していく。この時、
理想曲面軌跡１６１と微小線分との軌跡誤差は、図１６
に示すように、ピッチを小さく（分割ピッチｐ₁）して
分割した時の軌跡誤差１６２の方が、ピッチを大きく
（分割ピッチｐ₂）して分割した時の軌跡誤差１６３よ
りも小さくなる。従って、ＮＣ装置において加工精度を
向上させるためには、理想曲面軌跡の分割ピッチをでき
るだけ小さくしてＮＣプログラムを作成することが要求
されていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のＮ
Ｃ装置では、高精度で曲面の加工を行う場合は前記理想
曲面軌跡を分割する際、ピッチを細かくする方法がとら
れていた。しかし、この方法を用いるとピッチが増える
ので、前記微小線分で連続補間したＮＣプログラムのデ
ータ量が大きくなってしまう。

【０００７】一方、一定時間に解析できるデータ量には
制限があるため、前述のようにピッチを細かくしてデー
タ量が大きくなるとＮＣプログラムの解析に要する時間
が増加してしまった。また、ホストコンピュータから入
力したＮＣプログラムによる加工速度は、前記通信回線
の通信速度により制限を受けるが、高速通信回線を用い
るとコストがかかるという問題もあった。

【０００８】以上の理由により、高精度で加工を行なう
と加工速度が低下して時間がかかるという問題があっ
た。本発明は、上記問題を考慮して高精度で高速加工を
可能にするＮＣ装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的のために本発明
では、直線及び曲線を補間して加工制御を行なう数値制
御装置において、被加工物の加工条件を含むＮＣプログ
ラムおよびパラメータデータから工具軌跡データを作成
する工具軌跡作成手段と、前記工具軌跡データを微小線
分に分割して該微小線分長さ当たりの移動指令デ−タを
作成し、前記微小線分の連続する複数分の方向が所定範
囲内におさまる場合は、該連続する複数の微小線分を同
一方向の一線分で表して一括した１つの圧縮移動指令デ
−タとする移動指令作成手段と、前記移動指令デ−タを
記憶する記憶手段と、該記憶手段から前記移動指令デ−
タを読み出して微小単位時間ごとの位置座標デ−タを作
成し、前記圧縮移動指令デ−タを読み出した場合は複数
の同一方向の微小線分に展開してから前記微小単位時間
ごとの位置座標デ−タを作成するとともに、該位置座標
データをサ−ボ制御部へ出力する位置座標作成手段、と
を有するようにした。

【００１０】

【作用】本発明では、前記微小線分において連続した複
数の線分の方向が所定範囲内で同一である場合は、該複
数の線分を同一方向線分として一括して、１つの圧縮移
動指令デ−タを作成する。例えば、図１２に示すように
工具軌跡１２１を所定のピッチで分割して微小線分Ｓ１
〜Ｓ６を形成した場合、方向が所定範囲内にあるＳ１〜
Ｓ４については、１つの線分Ｌ１に対応する圧縮移動指
令データが作成される。

【００１１】そして、前記位置座標作成手段において、
前記圧縮移動指令デ−タを前記複数の同一方向線分に展
開して微小単位時間ごとの位置座標デ−タを作成する。
そのため、移動指令作成手段において形成される移動指
令データの量は、実際の分割ピッチに対応する移動指令
データの量よりも少なくすることができる。従って、曲
面部の加工精度を向上させるために工具軌跡の分割ピッ
チを細かくした場合でも、直線移動部に対しては微小線
分が増えても前記移動指令データの量の増加を抑えるこ
とができる。

【００１２】その結果、ワークに対し高精度で加工を行
っても、データ処理にかかる時間の増加は低く抑えられ
る。

【００１３】

【実施例】図１は本発明の一実施例を示す概略ブロック
図である。本実施例は、ワークの加工面の形状を表す
式、その式の係数、使用する工具の半径等の値からパラ
メータデータを作成するパラメータデータ作成手段（図
示せず）と、ＮＣ装置１と、ＮＣ装置１からの信号によ
ってワーク（図示せず）を加工する加工機２２、とで構
成される。

【００１４】以下、本実施例における加工過程を説明す
る。ＮＣ装置１は、ワークの加工前にあらかじめ対話形
式で前記パラメータデータをパラメータデータ入力部１
１から入力し、パラメータデータ記憶部１２に記憶して
おく。ＮＣプログラム作成部１３は、パラメータデータ
記憶部１２からパラメータデータを読み込み、該データ
をもとに曲面の部分を含めて図２に示すようなＮＣプロ
グラムを作成し、ＮＣプログラム記憶部１４に記憶す
る。

【００１５】該ＮＣプログラムの作成において、直線お
よび円弧以外の曲面部を加工するＮＣプログラム部は、
図に示すようにＧコードと同様なコードとしてＡＳコー
ドＴと、図３に示す加工条件を含むパラメータデータＷ
として作成され、ＮＣプログラム記憶部１４に記憶され
る。つまり、前記曲面部に関しては計算はせず、形状デ
ータとして前記コードＴとパラメータデータＷで記憶し
ておく。

【００１６】工具軌跡作成部１５は、ＮＣプログラム記
憶部１４に記憶されたＮＣプログラムと、パラメータデ
ータ記憶部１２に記憶されているパラメータデータから
工具軌跡データを形成し、工具軌跡データ記憶部１６に
記憶する。図４は、工具軌跡作成部１５での工具軌跡の
算出過程の一部を示す。図４において、ＮＣプログラム
に含まれているＮＣプログラム軌跡４１は、ワーク基準
の軌跡を示し、始点Ａから、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ａの
順に軌跡を描く。Ｂ〜Ｅの区間が、ワークを加工してい
る部分の軌跡を示す。該軌跡は、Ａ〜Ｂ、Ｅ〜Ｆ〜Ａは
直線移動、Ｂ〜Ｃ、Ｄ〜Ｅは円弧移動、Ｃ〜Ｄは直線お
よび円弧以外の曲面移動を示す。

【００１７】工具軌跡作成部１５は、ＮＣプログラム軌
跡４１と前記パラメータデータから直線移動による加工
部分Ａ〜ＢおよびＥ〜Ｆと、円弧移動による加工部分Ｂ
〜ＣおよびＤ〜Ｅに対して、工具基準の移動軌跡（工具
半径オフセットを考慮した軌跡）である工具軌跡４２を
算出して工具軌跡データを作成する。なお、工具軌跡４
２の通過点Ｇ〜Ｊは、ＮＣプログラム軌跡４１のＢ〜Ｅ
にそれぞれ対応している。

【００１８】一方、曲面移動による加工部分Ｃ〜Ｄに対
応する工具軌跡４２のＨ〜Ｉは、図５に示すような曲面
の工具軌跡コードＵとパラメータＶによって工具軌跡が
表される。この時、前記コードＵとパラメータＶは、Ｈ
〜Ｉの区間に関しては工具軌跡の計算を行わず、前記Ｎ
Ｃプログラム内のコードＴとパラメータデータＷを使用
する。このようにして、ＮＣプログラム軌跡４１に対応
する工具軌跡データ４２が作成される。

【００１９】なお、図６のように工具軌跡において隣接
する直線部Ｐ₁−Ｐ₂およびＰ₂−Ｐ₃が存在する場合
は、図７に示すように接続円弧Ｐ₄−Ｐ₅を形成して該
２つの直線部を接続させて工具軌跡データを作成する。
上記のようにして作成された工具軌跡データは、工具軌
跡データ記憶部１６によって記憶される。

【００２０】移動指令作成部１７は、工具軌跡データ記
憶部１６から工具軌跡データを読み出し、図９に示すよ
うに工具軌跡を微小線分長さｕで分割して該微小線分長
さ当たりの移動指令データを作成する。この時、前記工
具軌跡データの曲面部分については、図５のように曲面
コードとパラメータを含んだ工具軌跡データから工具半
径オフセットを考慮した工具軌跡を想定し、該工具軌跡
を微小線分長さで分割する。そして、この微小線分に対
する移動指令データを作成する。この場合、移動指令作
成部１７は、図１０に示すようにＮＣプログラム軌跡１
０１から垂線を下ろして工具半径ｒ分をオフセットした
点を求めていく。そして、これらの点を結んで工具軌跡
１０２を作成し、同時に該工具軌跡を前記微小線分長さ
で分割したＳ_n、Ｓ_n+1、Ｓ_n+2に対応する、図１１に
示すような移動指令データを作成していく。

【００２１】このように、曲面部分に対しては工具軌跡
の作成と微小線分長さでの分割を共に移動指令作成部１
７で行なうため、ＮＣプログラムおよび工具軌跡データ
の量を減らすことができる他、誤差も少なくなる。その
ため、精度良くデータが作成できる。なお、前記微小線
分長さは、図８に示すように前記接続円弧の中で最小の
半径よりも短い線分長さとし、移動速度のベクトル変化
が小さくなるようにする。さらに、図１２に示すように
工具軌跡１２１を所定のピッチで分割して微小線分Ｓ１
〜Ｓ６を作成した場合に、方向が所定範囲内にあって同
一方向と見なせるＳ１〜Ｓ４については、一括された１
つの線分Ｌ１に対応する圧縮移動指令データに変換して
データ量を減らすようにしている。このようにして得ら
れた移動指令データは、工具速度と単位時間との関係を
有する成分（パラメータ）を有している。

【００２２】移動指令データ記憶部１８は、上述のよう
にして作成された移動指令データを記憶しておく。加工
時は位置座標作成部１９が、移動指令データ記憶部１８
から順次移動指令データを読み出し、微小単位時間ごと
の位置座標データを作成してサーボ制御部２０へ出力す
る。この時、位置座標作成部１９が前記圧縮移動指令デ
ータを読み出した時は、前記工具軌跡データの複数の微
小線分として展開し、位置座標データを作成する。な
お、前記位置座標データの作成は、前記工具速度と単位
時間との関係を有する成分を計算処理することで行われ
る。

【００２３】また、位置座標作成部１９は、必要があれ
ばＩ／Ｏ制御部２１に対して入出力の指令を行ない、加
工機２２を制御する。以上のように、前記移動指令デー
タは、位置座標作成手段によって計算処理されることを
前提としているのでデータ量は少なくて済む。また、位
置座標データは微小単位時間に応じて作成されるので加
工速度を制御する成分を含む。従って、指定された加工
速度に基づいて速度指令パルスを作成する過程が不要に
なり、データ処理にかかる時間を短くすることができ
る。

【００２４】なお、本実施例のシステムとしては、図１
に示す如く全機能ブロックを含むＮＣ装置として構成し
ているが、図１３のようにＮＣ装置とホストコンピュー
タとに機能を分けて構成しても良い。

【００２５】

【発明の効果】本発明では、移動指令作成手段において
形成される移動指令データの量が、実際の分割ピッチに
対応する移動指令データの量よりも少なくなるので前記
データ処理にかかる時間が短縮される。その結果、前記
分割ピッチを細かくして加工精度を向上させてもデータ
処理時間の増加を抑えられるため、高精度での高速加工
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】は、本発明の一実施例を示す概略ブロック図で
ある。

【図２】は、ＮＣプログラムの一例を示す図である。

【図３】は、実施例で用いたパラメータデータの一例を
示す図である。

【図４】は、工具軌跡の算出過程の一部を示す図であ
る。

【図５】は、工具軌跡作成手段で作成される工具軌跡コ
ードとパラメータを示す図である。

【図６】は、工具軌跡において隣接する２つの直線を示
す図である。

【図７】は、工具軌跡の２つの直線同士を接続円弧を介
して接続した状態を示す図である。

【図８】は、工具軌跡を接続円弧の中の最小半径よりも
短い線分長さで分割した状態を示す図である。

【図９】は、工具軌跡を微小線分長さで分割した状態を
示す図である。

【図１０】は、移動指令作成部が曲面加工を指示する際
に行なう工具半径オフセットの方法を示す図である。

【図１１】は、移動指令データの一例を示す図である。

【図１２】は、工具軌跡を微小線分で分割した状態を示
す図である。

【図１３】は、本発明の他の実施例を示す概略ブロック
図である。

【図１４】は、従来のＮＣ装置を示す概略ブロック図で
ある。

【図１５】は、理想曲面軌跡と微小線分との関係を示す
図である。

【図１６】は、理想曲面軌跡と微小線分との間に生じる
軌跡誤差と、分割ピッチとの関係を示す図である。

【図１７】は、曲面部の加工を指示する従来のＮＣプロ
グラムの一例を示す図である。

【符号の説明】

１ＮＣ装置２２加工機３０ＮＣ装置３８加工機

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直線及び曲線を補間して加工制御を行な
う数値制御装置において、被加工物の加工条件を含むＮＣプログラムおよびパラメ
ータデータから工具軌跡データを作成する工具軌跡作成
手段と、前記工具軌跡データを微小線分に分割して該微小線分長
さ当たりの移動指令デ−タを作成し、前記微小線分の連
続する複数分の方向が所定範囲内におさまる場合は、該
連続する複数の微小線分を同一方向の一線分で表して一
括した１つの圧縮移動指令デ−タとする移動指令作成手
段と、前記移動指令デ−タを記憶する記憶手段と、該記憶手段から前記移動指令デ−タを読み出して微小単
位時間ごとの位置座標デ−タを作成し、前記圧縮移動指
令デ−タを読み出した場合は複数の同一方向の微小線分
に展開してから前記微小単位時間ごとの位置座標デ−タ
を作成するとともに、該位置座標データをサ−ボ制御部
へ出力する位置座標作成手段、とを有することを特徴と
する数値制御装置。