JPH0561520A

JPH0561520A - 数値制御装置

Info

Publication number: JPH0561520A
Application number: JP3224007A
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: 1991-09-04
Filing date: 1991-09-04
Publication date: 1993-03-12

Abstract

(57)【要約】【目的】高精度での加工制御が可能な数値制御装置を
提供する。また、被加工面の表面粗さを小さくする。【構成】ＮＣプログラム作成手段が加工機の位置を指
定する移動指令値の桁数を設定する際に、該桁数を加工
機の位置情報を測定する位置情報測定手段の分解能で決
まる桁数よりも多く設定するようにした。

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１７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、ＮＣプログラム上での直線や円弧による移
動指令値の桁数が少なかったので、該ＮＣプログラム上
の数値を用いて前記軌跡等の計算を行なうと、桁落ちに
よる位置誤差が生じていた。そのため、理想軌跡と実際
の軌跡との間に軌跡誤差が生じていた。

【０００７】そして、この軌跡誤差により、隣接する移
動指令の間に移動速度ベクトルの変化が発生するため、
加工精度が低下するという問題が生じていた。また、加
工表面粗さが悪化するという問題もあった。また、前記
移動指令値の桁数を増やして軌跡誤差を小さくしようと
すると、データ量が増えてしまいデータ処理に要する時
間が増加してしまった。そのため、高精度で高速加工を
することができなかった。

【０００８】本発明は、上記問題を解決すること目的と
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、被加工物の加工条件を含むパラメータデータから
ＮＣプログラムを作成するＮＣプログラム作成手段と、
前記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
データから微小線分長さ当たりの移動指令デ−タを作成
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−タを作成する
とともに、該位置座標デ−タをサ−ボ制御部へ出力する
位置座標作成手段と、前記サ−ボ制御部によって制御さ
れる加工機の位置情報を測定する位置情報測定手段、と
からなる数値制御装置において、前記ＮＣプログラム作
成手段が、前記加工機の位置を指定する移動指令値の桁
数を前記位置情報測定手段の分解能で決まる桁数よりも
多く設定するように構成した。

【００１０】

【作用】本発明では、前記ＮＣプログラム上において前
記加工機の位置を指定する移動指令値の桁数を前記位置
情報測定手段の分解能で決まる桁数よりも多く設定して
ある。従って、加工機が前記位置情報測定手段により位
置情報を測定しながら移動動作をする場合、該測定手段
の分解能よりも高い精度での移動制御の指示が行われ
る。つまり、工具軌跡の計算において前記移動指令値の
桁落ちによる位置誤差が生じない。

【００１１】そのため、前記軌跡誤差を小さくすること
ができるので、前記位置情報測定手段の分解能を十分使
うことが可能になる。また、本発明では前記移動指令デ
ータが、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を少なくできる。そし
て、加工時に順次位置座標データを作成するので記憶し
ておくデータ量も少なくなる。従って、前記桁数を多く
設定しても、データ処理に要する時間が増加することは
ない。

【００１２】

【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。

【００１３】また、加工機２２には位置情報を測定する
ための位置情報測定部２３が設けられている。そして、
位置情報測定部２３によって測定された位置情報２４
は、フィードバックされてサーボ制御に使用される。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１１から入力し、
パラメータデータ記憶部１２に記憶しておく。

【００１４】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Ｎ
Ｃプログラムを作成し、ＮＣプログラム記憶部１４に記
憶する。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。

【００１５】また、ＮＣプログラム内で加工機の位置を
指定する移動指令値の桁数は、位置情報測定部２３の分
解能で決まる桁数よりも多く設定しておく。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Ｎ
Ｃ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。

【００１６】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】さらにまた、ＮＣプログラム上においては
加工機２２の位置を指定する移動指令値の桁数は、位置
情報測定部２３の分解能で決まる桁数よりも多く設定し
てあるので、前記工具軌跡データが理想軌跡に近づき加
工精度が向上する。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】本発明によれば、工具軌跡データの誤差
によって生じる移動速度ベクトルの変化および位置誤差
の値が小さくなるので加工精度が上がる。また、加工面
の表面粗さも向上する。

【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】被加工物の加工条件を含むパラメータデ
ータからＮＣプログラムを作成するＮＣプログラム作成
手段と、前記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から微小線分長さ当たりの移動指令
デ−タを作成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−タを作成するとともに、該位
置座標デ−タをサ−ボ制御部へ出力する位置座標作成手
段と、前記サ−ボ制御部によって制御される加工機の位置情報
を測定する位置情報測定手段、とからなる数値制御装置
において、前記ＮＣプログラム作成手段が、前記加工機の位置を指
定する移動指令値の桁数を前記位置情報測定手段の分解
能で決まる桁数よりも多く設定することを特徴とする数
値制御装置。