JPH0561522A

JPH0561522A - 数値制御装置

Info

Publication number: JPH0561522A
Application number: JP3223060A
Authority: JP
Inventors: Kenzo Sato; 賢蔵佐藤; Yasuo Okazawa; 泰夫岡沢
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】被加工物の表面粗さが小さくなる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、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際に、工具軌跡の方向の異なる直
線同士の接続部から前記軌跡データを作成する場合は、
前記直線間を円弧を介して接続させて作成する工具軌跡
作成手段を設けた。また、前記工具軌跡データを前記円
弧の中の最小の円弧半径より短い微小線分長さで分割し
て該微小長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、図７に示すような工具軌跡の隣接する２つ
の直線部の向きが異なるとベクトルの変化が大きくな
り、工具の移動時の速度変化も大きくなっていた。その
ため、加工機に衝撃が加わわり、ワークの加工面の表明
粗さが悪化するという問題が生じていた。

【０００７】本発明は、上記問題を解決することを目的
とする。

【０００８】

【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
し、工具軌跡の方向の異なる直線同士の接続部から前記
軌跡データを作成する場合は、前記直線間を円弧を介し
て接続させた工具軌跡データとする工具軌跡作成手段
と、前記工具軌跡データを前記円弧の中の最小の円弧半
径より短い微小線分長さで分割して該微小長線分長さ当
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、とを有す
るようにした。

【０００９】

【作用】本発明では、工具軌跡作成部において、工具軌
跡の隣接する方向の異なる直線同士を円弧を介して接続
して工具軌跡データを作成する。そして、位置指令作成
部では、前記工具軌跡作成部で形成された円弧の中の最
小の円弧半径よりも小さい値に設定された微小線分長さ
で工具軌跡を分割し、該微小線分長さ当たりの移動指令
データによって加工制御を行なう。

【００１０】そのため、隣接する直線同士間においてベ
クトルの変化は前記円弧によって緩和されて小さくなる
ため、移動時の速度変化を小さくできる。その結果、加
工機に加わる衝撃が小さくなるので、加工面の表面粗さ
も小さくなる。

【００１１】

【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。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、加工機に加わる衝撃を
小さくできるため被加工物の加工面の表面粗さが小さく
なる。そのため、滑らかな加工面を得ることができる。
また、前記加工機の寿命が延びるという効果も有する。

【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

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成３年９月２６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項１

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００８】

【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
し、工具軌跡の方向の異なる直線や曲線の接続部から前
記工具軌跡データを作成する場合は、前記直線や曲線間
を円弧を介して接続させた工具軌跡データとする工具軌
跡作成手段と、前記工具軌跡データを前記円弧の中の最
小の円弧半径より短い微小線分長さ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移動指令作成
手段と、前記移動指令デー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ータを読み出して微小単位
時間ごとの位置座標データを作成するとともに該位置座
標データをサー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。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００９】

【作用】本発明では、工具軌跡作成部において、工具軌
跡の隣接する方向の異なる直線や曲線を円弧を介して接
続して工具軌跡データを作成する。そして、位置指令作
成部では、前記工具軌跡作成部で形成された円弧の中の
最小の円弧半径よりも小さい値に設定された微小線分長
さで工具軌跡を分割し、該微小線分長さ当たりの移動指
令データによって加工制御を行なう。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１０】そのため、隣接する直線や曲線間において
ベクトルの変化は前記円弧によって緩和されて小さくな
るため、移動時の速度変化を小さくできる。その結果、
加工機に加わる衝撃が小さくなるので、加工面の表面粗
さも小さくなる。なお、実施例では直線同士の接続部を
円弧を介して接続させる場合を説明するが、本発明は前
述のように直線と曲線の接続部や曲線同士の接続部にも
適用できることは言うまでもない。

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し、工具軌跡の方
向の異なる直線同士の接続部から前記軌跡データを作成
する場合は、前記直線間を円弧を介して接続させた工具
軌跡データとする工具軌跡作成手段と、前記工具軌跡データを前記円弧の中の最小の円弧半径よ
り短い微小線分長さで分割して該微小長線分長さ当たり
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、とを有することを特徴とする数値制御装置。