JPH0764620A

JPH0764620A - 数値制御装置

Info

Publication number: JPH0764620A
Application number: JP21672793A
Authority: JP
Inventors: Yoshifumi Takahashi; 悌史高橋; Kiyotaka Kato; 清敬加藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1993-08-31
Filing date: 1993-08-31
Publication date: 1995-03-10
Anticipated expiration: 2015-07-24
Also published as: JP3068989B2

Abstract

(57)【要約】【目的】加減速制御を考慮した高速かつ高精度な速度
制御が行え、スプライン曲線上を滑らかに駆動でき、工
作機械の異常振動が低減でき、速度優先と精度優先の選
択が可能な数値制御装置を得る。【構成】入力されたスプライン曲線の終点までの距離
の計算結果より作成された速度指令に基づいてパラメー
タを算出してスプライン曲線上の位置の計算を行い、ま
た入力されたスプライン曲線の曲率を評価してその評価
結果より送り速度指令を生成し、また速度優先を指定す
る選択情報が入力された場合には単位時間の移動量が一
定となるような補間制御を選択し、精度優先を指定する
選択情報が入力された場合にはトレランスを保証する補
間制御を選択する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、工作機械やロボット
などの制御を行う数値制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３２は例えば、特開昭６４−８１０１
２号公報に示された、従来の数値制御装置を示すブロッ
ク図である。図において、４１は指令がパンチされてい
る指令テープであり、４２はこの指令テープ４１を読み
込むテープリーダである。４３は読み込まれたデータの
前処理を行う前処理手段であり、４４は当該数値制御の
演算処理を実行する中央演算処理装置（以下、ＣＰＵと
いう）、４５はＣＰＵ４４よりアクセスされるメモリで
ある。４６は補間データを工具の各軸毎の指令パルスと
して分配するパルス分配器であり、４７はその指令パル
スに基づいてサーボモータを駆動するサーボ制御回路、
４８はそのサーボモータである。

【０００３】次に動作について説明する。まず、テープ
リーダ４２によって、指令位置や指令速度がパンチされ
ている指令テープ４１より工具移動についてのデータが
読み込まれる。読み込まれたデータに補間指令のＧコー
ドが含まれている場合には、前処理手段４３において指
令された点列に基づくスプライン曲線の設定が行われ
る。ＣＰＵ４４は設定された当該スプライン曲線の接線
方向での単位時間あたりの移動量を演算し、メモリ４５
に格納されている補間データ作成のためのプログラムに
従って工具軌跡を演算する。このようにして作成された
補間データは、パルス分配器４６で工具の各軸毎の指令
パルスとして分配され、それぞれのサーボ制御回路４７
に送られる。サーボ制御回路４７は受け取った指令パル
スに従ってサーボモータ４８を制御し、このサーボモー
タ４８の回転によってボールねじ等を介して工具を移動
させる。

【０００４】このように、上記数値制御装置において
は、まず接線ベクトルを求め、一定速度でスプライン曲
線上を移動するためのパラメータ変化量をその接線ベク
トルより算出し、そのパラメータ変化量に応じて、スプ
ライン曲線上の補間点をパルス分配周期毎に計算してお
り、そのスプライン曲線は３次スプライン曲線に基づい
て計算するものであった。また、そのスプライン曲線を
一定速度で移動するためのスプライン曲線のパラメータ
Δｔは、パルス分配毎の移動量ｆと接線ベクトルｐｔ’
から求められていた。

【０００５】なお、このような従来の数値制御装置に関
連した技術が記載された文献としては、この他にも、例
えば特開平３−１９９６３号公報などがある。この特開
平３−１９９６３号公報による曲線補間装置は、与えら
れた任意の曲線に対して、所望の許容誤差を保証するよ
うに微小線分で曲線を補間するものであり、この方法
は、現在位置における曲線の曲率と現在位置から探索長
だけ離れた付近の曲線の曲率を比較し、その判定結果よ
り線分長を決定するものである。

【０００６】また、「コンピュータエイデッドデザ
イン（Computer Aided Design ）」第１９巻第９号（１
９８７年９月）の第４８５〜４９８頁に掲載された論文
「カーブアンドサーフェスコンストラクションズ
ユージングラショナルビー・スプラインズ（Curve
and surface constructions using rational B-spline
s）」にもあるように、有理化Ｂスプライン（Non Unifo
rm Rational B-Spline 、以下ＵＮＲＢＳという）曲線
がコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）において広く使用さ
れるようになってきている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の数値制御装置は
以上のように構成されているので、スプライン曲線上を
一定速度で移動する補間方式であり、進行方向（スプラ
イン曲線の接線方向）に対して、機械が振動を起こさな
いようななめらかな加減速制御が考慮されてはおらず、
視点のなめらかな加速制御、および終点での減速制御が
行われないため、スプライン曲線上をなめらかに機械制
御することができない。また、スプライン曲線上を一定
指令速度で移動するためのスプライン曲線のパラメータ
Δｔは接線ベクトルｐｔ’から求めているため、計算時
間がかかるばかりか、一定速度指令で移動するために求
めたスプライン曲線のパラメータΔｔは、接線ベクトル
ｐｔ’から求められているが、接線ベクトルｐｔ’では
正確に１パルス分配周期毎の移動量とスプライン曲線の
パラメータ変化量の比を求めることができず、曲率が大
きいところではパラメータΔｔの計算誤差が発生し、ス
プライン曲線上を正確に指令速度で移動することはでき
ない。また、スプライン曲線を補間を行うにあたっての
接線ベクトルの求め方が簡単ではなく、複数のスプライ
ン曲線からなる軌跡を補間する場合についても、進行方
向（スプライン曲線の接線方向）に対して、機械が振動
を起こさないようななめらかな加減速制御が考慮されて
おらず、始点のなめらかな加速制御および終点での減速
制御が行われないので、スプライン曲線上をなめらかに
機械制御することができないなどの問題点があった。

【０００８】また、従来の補間方法では、探索長を細か
く設定しすぎると許容誤差は充分保証されるが、線分が
細かくなりすぎ、その後の直線補間部分での処理が追従
できず、高速な補間ができなくなって、探索長を大きく
しすぎると許容誤差が保証されなくなり、探索長の設定
が面倒なものとなるという問題点があった。また、ＮＵ
ＲＢＳ曲線を前述の方法で補間すると、演算時間がかか
り高速な補間制御ができないという問題点があり、さら
に、一般の作業者にとっては、精度の保証も重要である
が加工速度の保証も重要な要素であり、精度優先と速度
優先を自由に選べる数値制御装置が望まれているが、そ
のような要請にも応えられるものではなかった。

【０００９】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたものであり、始点の加速制御および終点
での減速制御等の加減速制御を考慮した速度制御が行
え、スプライン曲線上をなめらかに駆動することがで
き、簡単な計算方式で指令速度に対応したスプライン曲
線のパラメータを計算する手法、さらには、指令速度に
対応したスプライン曲線のパラメータを正確に計算する
手法をもち、複数のスプライン曲線で構成される軌跡で
も、加減速制御を考慮して滑らかにスプライン曲線上を
駆動でき、また、該スプライン曲線がなめらかに接続さ
れていない場合には接続点で減速制御あるいは停止等の
速度制御を行うことができる数値制御装置を得ることを
目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
係る数値制御装置は、指令入力部より入力されたスプラ
イン曲線の終点までの距離を計算する終点距離計算部、
その計算結果を用いて速度指令を作成する速度指令出力
部、その速度指令よりスプライン曲線のパラメータを計
算するパラメータ計算部、およびそのパラメータからス
プライン曲線上の位置を計算するスプライン曲線位置計
算部を備えたものである。

【００１１】また、請求項２に記載の発明に係る数値制
御装置は、スプライン曲線のパラメータを、少なくとも
１処理周期前の移動量とパラメータ変化量の比を用いて
計算する機能をパラメータ計算部に持たせたものであ
る。

【００１２】また、請求項３に記載の発明に係る数値制
御装置は、速度指令出力部の作成した速度指令とスプラ
イン曲線上の移動量を比較して、パラメータ計算部の計
算したパラメータの修正を行うパラメータ修正部をさら
に設けたものである。

【００１３】また、請求項４に記載の発明に係る数値制
御装置は、指令入力部より入力された複数のスプライン
曲線の接続点での連続性を判断する接続状態判断部を設
け、２つのスプライン曲線が連続に接続されていると判
断された場合には、後部のスプライン曲線の終点までの
距離を計算する機能を終点距離計算部に持たせたもので
ある。

【００１４】また、請求項５に記載の発明に係る数値制
御装置は、曲線入力部より入力されたスプライン曲線の
曲率を評価する曲率評価部、および評価された曲率をも
とに送り速度指令を生成する速度指令生成部を備えたも
のである。

【００１５】また、請求項６に記載の発明に係る数値制
御装置は、パラメータを所定のピッチで変化させながら
スプライン曲線の曲率を評価する機能を曲率評価部に持
たせたものである。

【００１６】また、請求項７に記載の発明に係る数値制
御装置は、スプライン曲線を複数の有理ベゼー（Bezie
r）曲線に変換し、変換後の各有理ベゼー曲線について
その曲率を評価する機能を曲率評価部に持たせたもので
ある。

【００１７】また、請求項８に記載の発明に係る数値制
御装置は、変換された複数の有理ベゼー曲線の制御点に
基づいてスプライン曲線の曲率を評価する機能を曲率評
価部に持たせたものである。

【００１８】また、請求項９に記載の発明に係る数値制
御装置は、与えられたスプライン曲線の各点における曲
率、曲線と補間後の線分との間の許容誤差、補間単位時
間から各点の速度を求める機能、および与えられた速度
指令値と各点における速度を比較し、速度指令値の方が
小さな区間は速度指令値に曲線の速度を設定する機能
を、速度指令生成部に持たせたものである。

【００１９】また、請求項１０に記載の発明に係る数値
制御装置は、曲線入力部より入力されたＮＵＲＢＳ曲線
を複数の有理ベゼー曲線に変換する曲線変換部、および
その各有理ベゼー曲線の補間を行う有理ベゼー曲線補間
部を備えたものである。

【００２０】また、請求項１１に記載の発明に係る数値
制御装置は、入力される位置指令をＮＵＲＢＳ曲線の形
式に変換する指令変換部、変換されたＮＵＲＢＳ曲線の
曲率を評価する曲率評価部、および評価された曲率をも
とに送り速度指令を生成する速度指令生成部を備えたも
のである。

【００２１】また、請求項１２に記載の発明に係る数値
制御装置は、速度優先を指定する選択情報が入力された
場合に、単位時間の移動量が一定となるような補間制御
を選択する速度優先選択部、および、精度優先を指定す
る選択情報が入力された場合に、トレランスを保証する
補間制御を選択する精度優先選択部を備えたものであ
る。

【００２２】

【作用】請求項１に記載の発明におけるスプライン曲線
位置計算部は、入力されたスプライン曲線の終点までの
距離の計算結果より作成された速度指令に基づいて算出
されたパラメータから、スプライン曲線上の位置を計算
することにより、スプライン曲線の始点および終点での
加減速制御を考慮した速度制御を行い、スプライン曲線
を滑らかに補間する。

【００２３】また、請求項２に記載の発明におけるパラ
メータ計算部は、少なくとも１処理周期前の移動量とパ
ラメータ変化量の比を用いてスプライン曲線のパラメー
タを計算することにより、スプライン曲線のパラメータ
計算を簡易化する。

【００２４】また、請求項３に記載の発明におけるパラ
メータ修正部は、速度指令出力部の作成した速度指令と
スプライン曲線上の移動量を比較して、パラメータ計算
部の計算したパラメータを修正することにより、スプラ
イン曲線上を正確な指令速度で補間制御する。

【００２５】また、請求項４に記載の発明における終点
距離計算部は、入力されたスプライン曲線が連続に接続
されていると接続状態判断部で判断された場合に、後部
のスプライン曲線の終点までの距離を計算することによ
り、複数のスプライン曲線で構成される軌跡でも、加減
速制御を考慮した滑らかなスプライン曲線の補間制御を
可能とする。

【００２６】また、請求項５に記載の発明における速度
指令生成部は、入力されたスプライン曲線の曲率の評価
結果をもとに送り速度指令を生成することにより、探索
長を設定しなくとも自動的な探索長の設定を可能とす
る。

【００２７】また、請求項６に記載の発明における曲率
評価部は、パラメータを所定のピッチで変化させながら
スプライン曲線の曲率を評価することにより、曲率の評
価を容易なものとする。

【００２８】また、請求項７に記載の発明における曲率
評価部は、スプライン曲線を複数の有理ベゼー曲線に変
換した後、各有理ベゼー曲線についてその曲率を評価す
ることにより、曲率の評価に要する処理時間を短縮す
る。

【００２９】また、請求項８に記載の発明における曲率
評価部は、変換された複数の有理ベゼー曲線の制御点に
基づいてスプライン曲線の曲率を評価することにより、
曲率の評価に要する処理時間をさらに短縮する。

【００３０】また、請求項９に記載の発明における速度
指令生成部は、入力されたスプライン曲線の各点の曲
率、曲線と補間後の線分の間の許容誤差、および補間単
位時間から各点の速度を求め、それを与えられた速度指
令値と比較して、速度指令値の方が小さな区間は速度指
令値に曲線の速度を設定することにより、パラメータ範
囲として示された各区間での走行速度を適切に設定す
る。

【００３１】また、請求項１０に記載の発明における曲
線変換部は、曲線入力部より入力されたＮＵＲＢＳ曲線
を複数の有理ベゼー曲線に変換して有理ベゼー曲線補間
部に入力することにより、補間演算処理を高速化する。

【００３２】また、請求項１１に記載の発明における指
令変換部は、入力される位置指令をＮＵＲＢＳ曲線の形
式に変換して曲率評価部に入力することにより、既存の
ＮＣコードとの互換性を保ち、内部処理を一元化する。

【００３３】また、請求項１２に記載の発明における速
度優先選択部は、速度優先を指定する選択情報が入力さ
れると単位時間の移動量が一定となるような補間制御を
選択し、精度優先選択部は、精度優先を指定する選択情
報が入力されるとトレランスを保証する補間制御を選択
することにより、作業者が速度優先補間と精度優先補間
とを自由に選択することを可能とする。

【００３４】

【実施例】

実施例１．以下、この発明の実施例１を図について説明
する。図１は請求項１に記載した発明の一実施例を示す
ブロック図である。図において、１は軌跡指令Ｐ(t)
（ただし、ｔはスプライン曲線を定義しているパラメー
タ、以下パラメータと略す）と送り速度指令Ｖcom を入
力する指令入力部である。なお、前記各指令は要求に応
じて１ブロックあるいは複数ブロック入力され、記憶さ
れる。また、軌跡指令Ｐ(t) はスプライン曲線の形式で
入力される。

【００３５】２は後述する終点距離計算部、速度指令出
力部、および加減速制御部よりなる速度パターン生成部
であり、３は現在の指令位置からスプライン曲線の終点
までの距離Ｌｅを計算する前記終点距離計算部、４はこ
の終点距離計算部３で求めた終点までの距離Ｌｅを移動
して停止できるように送り速度指令Ｖcom を制御し、加
減速制御部へ入力する速度指令Ｖout として出力する前
記速度指令出力部、５はこの速度指令出力部４の速度指
令Ｖout がなめらかに変化するように加減速制御を行う
前記加減速制御部である。なお、この加減速制御は、例
えば特開平１−２３７８０６号公報記載の台形加減速制
御方法や従来用いられている指数関数加減速制御方法な
どを用いればよい。ここで、前記台形加減速制御方法
は、加速度ΔＦを指定してその指令加速度ΔＦで加速減
速を行い、指令速度となるまで加減速制御を行うように
働く。加減速制御部５に入力された速度指令Ｖout と、
出力された速度指令Ｖs の差の積分値は、追従距離Ｌｄ
として加減速制御部５内に記憶されており、加減速制御
部５は入力Ｖout が０になると、加減速制御部５の出力
速度Ｖs の積分値が前記追従距離Ｌｄとなるまで速度指
令Ｖs を出力し続けるように働く。この加減速制御部５
の出力速度Ｖs はサーボ系の各軸の送り速度の合成され
た速度指令として出力される。

【００３６】６は加減速制御部５の速度指令Ｖs に対応
したスプライン曲線上の位置を決定するパラメータを計
算するパラメータ計算部であり、このパラメータ計算部
６からのパラメータと指令入力部１からの曲線指令よ
り、サーボ制御系への指令位置（ｘk 、ｙk 、ｚk ）を
計算するスプライン曲線位置計算部である。

【００３７】次に動作について説明する。ここで、図２
は動作の全体的な処理の流れを示すフローチャートであ
る。処理は一定処理周期（サンプリング周期）ΔＴs 毎
に実行される。これらの処理は、ＣＰＵ、メモリ、入出
力（Ｉ／Ｏ）インターフェイス等から構成されるコンピ
ュータシステムで実現される。今、図３のスプライン曲
線Ｐ(t) （０≦ｔ≦１）が指令軌跡として与えられてい
るものとする。Ｐs は始点で座標が（ｘs 、ｙs 、ｚs
）、Ｐe は終点で座標値は（ｘe 、ｙe 、ｚe）、Ｐ(k
-1) は現在の指令位置（１処理周期前にサーボ制御系に
出力された位置指令）で座標は（ｘ(k-1) 、ｙ(k-1) 、
ｚ(k-1) ）とする。スプライン曲線Ｐ(t) は、例えば以
下の式（１）に示すＢスプライン曲線形式で表現されて
いるものとする。

【００３８】

【数１】

【００３９】ここで、ＢＳ_i,n(t)はＢスプライン関数で
あり、ｄ_i は３次元空間中の制御点である。パラメータ
ｔが決定すれば、式（１）よりスプライン曲線上の位置
座標が決定する。ちなみに、パラメータｔ＝０の時はＰ
s 点、ｔ＝１の時はＰe 点である。

【００４０】図２において、ステップＳＴ１では、軌跡
指令を１ブロック読み込むか否かを判断する。もし、前
記軌跡指令が読み込まれていない場合は、ステップＳＴ
２で式（１）のようなＢスプライン曲線形式で表現され
た軌跡指令１ブロックと、このブロックにおける送り速
度指令を読み込む。次に、ステップＳＴ３で現在の指令
位置Ｐ(k-1) （ｘ(k-1) 、ｙ(k-1) 、ｚ(k-1) ）のとき
のパラメータｔ＝ｔ(k-1) とする。現在の指令位置Ｐ(k
-1) から前記終点Ｐe までの距離Ｌｅは例えば次の式
（２）を用いて計算する。

【００４１】

【数２】

【００４２】その後、ステップＳＴ４〜ＳＴ６におい
て、速度指令出力部４が、終点までの距離Ｌｅと前記追
従距離Ｌｄの１処理周期前の追従距離Ｌｄ(k-1) 、前記
送り速度指令Ｖcom から、終点に正確に停止できるよう
に速度指令Ｖcom を制御し、速度指令Ｖout を出力す
る。なお、この速度指令Ｖout は以下の式（３）〜式
（５）で示される条件で決定される。

【００４３】＜条件１＞Ｌｅ−Ｌｄ(k-1) ≧Ｖcom ＊
ΔＴs なら、Ｖout ＝Ｖcom ・・・・・・・（３）＜条件２＞０＜Ｌｅ−Ｌｄ(k-1) ＜Ｖcom ＊ΔＴs な
ら、Ｖout ＝（Ｌｅ−Ｌｄ(k-1) ／ΔＴs ・・・・・・・（４）＜条件３＞０≧Ｌｅ−Ｌｄ(k-1) なら、Ｖout ＝０・・・・・・・（５）

【００４４】すなわち、ステップＳＴ４では、前記条件
１〜３の判断を行う。条件１以外はすべて減速操作とな
る。条件１が成立すればＹＥＳ、しないならＮＯの操作
を行う。ステップＳＴ５では、式（３）のごとくＶout
を決定する。またステップＳＴ６なら、条件２、３に応
じて速度指令Ｖout を式（４）、式（５）の如く決定す
る。次にステップＳＴ７では、速度指令Ｖout を加減速
制御し、速度指令Ｖsを計算し出力する。加減速方式は
例えば前述の台形加減速方式を用いる。また追従距離Ｌ
ｄを、次の式（６）で修正し、次回の処理周期に用い
る。

【００４５】Ｌｄ＝Ｌｄ(k-1) ＋（Ｖout −Ｖs ）＊ΔＴs ・・・・・（６）

【００４６】次に、ステップＳＴ８では、スプライン曲
線Ｐ(t) 上の現在の指令位置Ｐk から微小パラメータΔ
ｔ’だけ変化させた場合のパラメータ変化量Δｔ’と移
動距離ΔＰ’の比αを求める。スプライン曲線Ｐ（ｔ）
上の現在の位置Ｐ(k-1) の座標は前記（ｘ(k-1) 、ｙ(k
-1) 、ｚ(k-1) ）であり、パラメータがｔ(k-1) から微
小パラメータΔｔ’変化したｔ(k-1) ＋Δｔ’における
位置Ｐ（ｔ(k-1) ＋Δｔ’）は、前記式（１）を用いて
計算でき、そのときの座標値を（ｘ(k-1)'、ｙ(k-1)'、
ｚ(k-1)'）とする。なお、前記比αは次の式（７）によ
り求める。

【００４７】 α＝Δｔ’／ΔＰ’ ・・・・・・・（７）

【００４８】ただし、上記式（７）において移動距離Δ
Ｐ’は次の式（８）で与えられる。

【００４９】

【数３】

【００５０】また、パラメータ変化量Δｔ’は、次の式
（９）が成り立つような値に設定する。

【００５１】

【数４】

【００５２】次に、ステップＳＴ９では、前記速度指令
Ｖout に対応するパラメータ変化量Δｔk を次の式（１
０）を用いて推定する。

【００５３】 Δｔk ＝α・Ｖout ＊ΔＴs ・・・・・・・（１０）

【００５４】次に、ステップＳＴ１０では、推定したパ
ラメータ変化量Δｔk を用いてスプライン曲線Ｐ（ｔ）
上の位置Ｐ（ｔ(k-1) ＋Δｔk ）を式（１）を用いて計
算する。Ｐ（ｔ(k-1) ＋Δｔk ）の座標計算値を指令位
置としてサーボ制御系に出力する。その後ステップＳＴ
１１において、位置Ｐ（ｔ(k-1) ＋Δｔk ）の座標計算
値をそれぞれｘ(k-1) ＝ｘk 、ｙ(k-1) ＝ｙk 、ｚ(k-
1) ＝ｚk として、これらを次回の処理周期の現在の指
令位置として記憶しておく。

【００５５】なお、スプライン曲線の曲率が小さい場合
には、αを接線ベクトルから求めても同様な効果が得ら
れる。

【００５６】実施例２．次に、この発明の実施例２を図
について説明する。図４は請求項２に記載した発明の一
実施例を示すブロック図である。図において、１〜５お
よび７は実施例１のそれらと同様の構成であるためその
説明は省略する。また、８は１処理周期前の指令位置と
２処理周期前の指令位置から求められる１処理周期間の
指令位置の移動量ΔＰ(k-1) を求める移動量計算部であ
る。９はその指令位置の移動量ΔＰ(k-1) と、１処理周
期前の出力したパラメータΔｔ(k-1) （１処理周期前パ
ラメータΔｔk ）から、パラメータと移動量の比αを計
算するとともに、加減速制御部５の速度指令Ｖs と前記
比α、および１処理周期前のパラメータｔ(k-1) からパ
ラメータｔk を求める点で、図１に符号６を付した実施
例１のものとは異なったパラメータ計算部である。

【００５７】次に動作について説明する。ここで、図５
は動作の流れを示すフローチャートであり、ステップＳ
Ｔ１〜ＳＴ７およびステップＳＴ８〜ＳＴ１１は図２の
それと同等の処理が行われるものであるためその説明は
省略する。ステップＳＴ２０では前回の処理周期のサー
ボ系への指令位置（ｘ(k-1) 、ｙ(k-1) 、ｚ(k-1) ）と
前々回の処理周期のサーボ系への指令位置（ｘ(k-2) 、
ｙ(k-2) 、ｚ(k-2) ）から移動量ΔＰ(k-1) を次の式
（１１）より求める。

【００５８】

【数５】

【００５９】次に、ステップＳＴ２１において、パラメ
ータ計算部９が前記１処理周期前のパラメータΔｔ(k-
1) と１処理周期間の指令位置の移動量ΔＰ(k-1) か
ら、次の式（１２）によりパラメータと移動量の比αを
計算する。

【００６０】 α＝Δｔ(k-1) ／ΔＰ(k-1) ・・・・・・・（１２）

【００６１】なお、この方式では、スプライン曲線の始
点でのパラメータと移動量の比αはパラメータΔｔ(k-
1) 、ΔＰ(k-1) が存在しないので求めることができな
い。従って始点での比αを求めるには、実施例１の式
（７）のように、微小パラメータΔｔ’変化させた場合
の移動量ΔＰ’を求め、それより当該比αを計算してお
く方法を用いる。

【００６２】また、上記実施例では、１処理周期前のパ
ラメータΔｔ(k-1) と移動量ΔＰ(k-1) を用いて、パラ
メータと移動量の比αを計算したが、数処理周期前のパ
ラメータと移動量を用いて計算してもよい。

【００６３】実施例３．次に、この発明の実施例３を図
について説明する。図６は請求項３に記載した発明の一
実施例を示すブロック図である。図において、１〜７は
実施例１のそれらと同様の構成であるためその説明は省
略する。また、１０はパラメータ計算部６で求めたパラ
メータが妥当であるか否かを判断し、妥当でない場合に
はパラメータを修正し、スプライン曲線位置計算部７で
求めるサーボ制御系への位置指令を修正するパラメータ
修正部である。

【００６４】次に動作について説明する。ここで、図７
は動作の流れを示すフローチャートであり、ステップＳ
Ｔ１〜ＳＴ９およびＳＴ１１は図２のそれと同等の処理
が行われるものであるためその説明は省略する。ステッ
プＳＴ３０では図２のステップＳＴ１０と同様、ステッ
プＳＴ９で求めたパラメータΔｔk を用いて、スプライ
ン曲線上の位置Ｐ（ｔ(k-1) ＋Δｔk ）を式（１）を用
いて計算し、座標値（ｘk ，ｙk ，ｚk ）を求める。次
に、ステップＳＴ３１では、加減速制御部５から出力さ
れる指令速度Ｖs の１処理周期間の移動量Ｖs ＊ΔＴs
と、前回の処理周期で計算された指令位置（ｘ(k-1) 、
ｙ(k-1) 、ｚ(k-1) ）と今回計算される前記指令位置
（ｘk 、ｙk 、ｚk ）から１処理周期間の指令位置の移
動量ΔＰkの差βを次の式（１３）により求める。

【００６５】 β＝Ｖs ＊ΔＴs −ΔＰk ・・・・・・・（１３）

【００６６】ここで、この移動量の差βは速度誤差に対
応する値であり、パラメータΔｔkの計算誤差により生
じる。なお、移動量ΔＰk は次の式（１４）により求め
る。

【００６７】

【数６】

【００６８】次にステップＳＴ３２では、移動量の差β
が許容値以下であるか否かを判断する。差βが許容値以
下なら、処理はステップＳＴ３４へ移り、そうでない場
合はステップＳＴ３３に移る。なお、前記許容値はサー
ボ制御系が許容できる最大加速度等から決定される値で
ある。ステップＳＴ３４では、ステップＳＴ３１で求め
た前記指令位置（ｘk 、ｙk 、ｚk ）をサーボ系の位置
指令として出力する。一方、ステップＳＴ３４では、パ
ラメータΔｔk を修正する。例えば、次の式（１５）を
用いて修正する。

【００６９】 Δｔk ＝（Ｖs ＊ΔＴs ／ΔＰk ）＊Δｔk ・・・・・（１５）

【００７０】ここで修正されたパラメータΔｔk を用い
て、再度ステップＳＴ３０でスプライン曲線上の位置を
計算し、パラメータΔｔk 、すなわち差βが規定値以下
となるまでステップＳＴ３０〜ＳＴ３３による処理が繰
り返し行われる。

【００７１】なお、この実施例のパラメータ修正方法
は、実施例２のパラメータ計算手法と組み合わせて用い
れば、速度指令に応じたパラメータが簡単にしかも正確
に求められる。

【００７２】実施例４．次に、この発明の実施例４を図
について説明する。図８は請求項４に記載した発明の一
実施例を示すブロック図である。図において、１〜５お
よび７は実施例１のそれらと同様であるためその説明は
省略する。また、１１は速度指令を減速するか否かの判
断を後述の接続状態判断部に出力する点で、図１に符号
６を付した実施例１のものとは異なるパラメータ変換部
である。１２は軌跡指令が複数のスプライン曲線で表さ
れている場合、各スプライン曲線間の接続状態が連続に
接続されているか否かを判断し、接続状態が連続である
と判断すれば、スプライン曲線の終点の位置を変更する
接続状態判断部である。なお、この接続状態判断部１２
による接続状態が連続であるか否かの判断は、例えば接
続点での接線ベクトルの向きと長さで判断することがで
きる。また、軌跡指令がＢスプライン曲線で表現されて
いる場合は、接続点付近での前記Ｂスプライン曲線を表
現する制御点の位置関係から判断することもできる。

【００７３】次に動作について説明する。ここで、図９
は動作の流れを示すフローチャートであり、ステップＳ
Ｔ１〜ＳＴ１１は実施例１の図２のそれと同等の処理が
行われるものであるためその説明は省略する。今、図１
０および１１のように、軌跡指令が２つのＢスプライン
曲線Ｐ1(t)，Ｐ2(t)で表されているとする。Ｐ1sはＰ1
(t)の始点、Ｐ1e(t) はＰ(t) の終点、Ｐ2sはＰ2(t)の
始点、Ｐ2e(t) はＰ2(t)の終点であり、Ｐ1eとＰ2sは一
致している。図１０、１１の軌跡指令をＰ1sから始動
し、速度指令Ｖcom で移動するものとし、終点Ｐ2eで停
止するものとする。Ｐa 、Ｐb 点はＰ1(t)上の指令位置
であり、Ｐa はスプライン曲線Ｐ1(t)の終点Ｐ1eまでの
距離が減速制御するのに十分な距離がある場合であり、
Ｐb はスプライン曲線Ｐ1(t)の終点Ｐ1eまでの距離が減
速制御するのに十分でない場合である。

【００７４】例えば、現在の指令位置が前記Ｐa の場
合、ステップＳＴ３では、現在の指令位置Ｐa とＰ1eの
距離を計算し、ステップＳＴ４で減速操作の必要なしと
判断し、ステップＳＴ５へと処理が流れる。しかし、現
在の指令位置がＰb のごとき位置にきた場合、ステップ
ＳＴ４で減速操作の必要があると判断すると、処理はス
テップＳＴ４０に進み、次の軌跡指令があるか否かの判
断が行われる。もし、次の軌跡指令が存在しなければス
テップＳＴ６へ、存在すればステップＳＴ４１へそれぞ
れ処理が移る。ステップＳＴ４１では、次の軌跡指令
（図１０、１１ではＰ2(t)）が、現在移動している軌跡
指令（図１０、１１のＰ1(t)）と連続に接続されている
かどうかを接続状態判断部１２で判断する。もし、図１
０のごとく連続に接続されていると判断すればステップ
ＳＴ４２の処理に、また図１１のごとく連続に接続され
ていないと判断すれば、Ｐ1(t)の終点Ｐ1eで減速、停止
するようにステップＳＴ６の処理を行う。ステップＳＴ
４２では、接続点が連続であるので、終点を次の軌跡指
令Ｐ2(t)の終点Ｐ2eとして、再びステップＳＴ３で終点
までの距離Ｌｅを次の式（１６）によって計算しなお
し、ステップＳＴ４の処理へと移る。

【００７５】

【数７】

【００７６】ただし、現在の指令位置Ｐb の座標値を
（ｘb 、ｙb 、ｚb ）、Ｐ2eの座標値を（ｘ2e、ｙ2e、
ｚ2e）とする。

【００７７】このように、スプライン曲線の軌跡指令の
接続状態を判断して終点の位置を変更し、速度制御を行
うので、軌跡指令が複数のスプライン曲線で表現されて
いる場合でも滑らかな補間制御を行うことができる。

【００７８】実施例５．次に、この発明の実施例５を図
について説明する。この実施例５は請求項５〜９に記載
した発明の一実施例であり、図１２は当該実施例５によ
る数値制御装置の構成を示すブロック図である。図にお
いて、２１はＮＵＲＢＳ形式のスプライン曲線を入力す
る曲線入力部である。なお、そのフォーマットはＧコー
ド、ＩＧＥＳ（イニシャル・グラフィクス・エクスチェ
ンジ・スペスィフィケーション；Initial Graphics Exc
hange Specifcation）などの交換フォーマットを入力形
式にすればよく、この曲線入力部２１によって当該数値
制御装置内部に保管すべき曲線データが保存されること
となる。２２はこの曲線入力部２１より入力されたスプ
ライン曲線の曲率を評価して、その結果を内部データと
して保存する曲率評価部であり、２３は入力されたスプ
ライン曲線の曲線データ、曲率評価部２２で評価された
曲率評価データ、および与えられた速度指令値をもとに
して、曲線の各位置における送り速度指令を生成する速
度指令生成部である。２４はこの速度指令生成部２３で
生成された送り速度指令の値に対応して、各軸のパルス
数を計算する加減速制御および補間部である。

【００７９】次に動作について説明する。ここで、図１
３は当該数値制御装置の動作の流れの全体を示すフロー
チャートである。まず、ステップＳＴ５１において、Ｎ
ＵＲＢＳ曲線を複数の有理ベゼー曲線に変換する。次に
ステップＳＴ５２において、それぞれの有理ベゼー曲線
の曲率の範囲を計算する。そして、最後にステップＳＴ
５３にてそれぞれの有理ベゼー曲線における送り速度を
設定する。以降それぞれのステップＳＴ５１〜ＳＴ５３
に関し、その詳細を述べる。

【００８０】ここで、ＮＵＲＢＳ曲線は一般に次の式
（１７）のように表現される。

【００８１】

【数８】

【００８２】なお、この式（１７）においても、ＢＳ_i,
n(t)はＢスプライン関数、ｄ_i は三次元空間中の制御点
であり、ｗ_i は重みである。この制御点ｄ_i および重み
ｗ_iを変えることによって、曲線形状を変えることがき
る。一方、曲線の曲率ｋは次の式（１８）で表現され
る。

【００８３】

【数９】

【００８４】ここで、上記式（１８）におけるＰ′はＮ
ＵＲＢＳ曲線を示す式（１７）の１次導関数であり、
Ｐ″は同じく２次導関数である。

【００８５】今、図１４に示すようなＮＵＲＢＳ曲線が
与えられたとする。図中の記号Ａ〜Ｈはそれぞれ曲線上
の位置を示している。この図１４に示したＮＵＲＢＳ曲
線の曲率の変化を示したものが図１５である。この図１
５では横軸にパラメータを、縦軸に曲率をとって、点Ａ
から点Ｈまでの各点に対応して曲率がどのように変化し
ているかを示したものであり、それをもとに送り速度を
設定することになる。

【００８６】ここで、図１６は曲率評価部２２における
処理手順の一例を示すフローチャートである。まず、ス
テップＳＴ６１にてパラメータｔの値の初期設定を行
い、次にステップＳＴ６２において曲率ｋの計算をす
る。得られた曲率ｋは与えられた指令速度Ｆs で送るこ
とが可能か否かがステップＳＴ６３で判定され、与えら
れた指令速度では補間できない速度低減の必要なパラメ
ータ区間を登録してゆく。以下、ステップＳＴ６５でパ
ラメータｔを所定ピッチΔｔずつインクリメントしなが
ら、ステップＳＴ６６においてパラメータｔがその最大
値を超えたことが検出されるまで、ステップＳＴ６２〜
ＳＴ６６の処理が繰り返される。

【００８７】これによって、図１５に示した例において
は、補間できないパラメータ区間であるＢＣ、ＤＥ、Ｆ
Ｇがそれぞれパラメータｔb からｔc 、ｔd からｔe 、
ｔfからｔg というように登録されてゆくことになる。
なお、この方法の欠点はパラメータをインクリメントす
るピッチによって曲率が評価できないことがある可能性
が生ずるという点と、パラメータの最小値から最大値ま
で多数の点で調べあげなければならず、前処理演算に時
間がかかる点にある。

【００８８】図１７は曲率評価部２２における処理手段
の他の例を示したフローチャートを示したものであり、
ＮＵＲＢＳ曲線を複数の有理ベゼー曲線に変換し、それ
ぞれの有理ベゼー曲線において曲率の取り得る範囲を演
算する。この方法について詳しく述べる。一般に、有理
ベゼー曲線は次の式（１９）のように表現される。

【００８９】

【数１０】

【００９０】一方、曲線の曲率ｋは前述のように式（１
８）で表現されるが、式（１９）を代入することによ
り、この有理ベゼー曲線の曲率は次の式（２０）の形に
変形できる。

【００９１】

【数１１】

【００９２】この式（２０）の絶対値記号で囲まれた式
はすべてベゼー式で表現することができ、次の式（２
１）のように表現できる。

【００９３】

【数１２】

【００９４】ところでベゼー式で表現された式は凸閉包
性を有している。図１８は凸閉包性について説明するた
めの説明図である。ベゼー曲線の制御点が図１８のよう
にＱ ₀ からＱ₆ によって表されているとしよう。このと
き曲線ＣＶは制御点Ｑ₀ からＱ₆ の作る凸体Ｖ１の中に
必ず存在するという性質のことを凸閉包性という。この
性質を使用すれば、曲線ＣＶ１の絶対値の取りうる範囲
を知ることが可能である。従って、この性質を利用すれ
ば、有理ベゼー曲線の曲率は式（２１）のＡ、Ｂ、Ｃの
各式がベゼー式になっていることを使って曲率ｋの取り
うる範囲を知ることができる。すなわち、次の式（２
２）のｋmin およびｋmax を得ることができる。

【００９５】ｋmin ≦ｋ≦ｋmax ・・・・・・・・・（２２）

【００９６】ここで、このｋmin およびｋmax の曲率ｋ
の最小値および最大値よりもそれぞれ小さめおよび大き
めに得られるが、曲線の大局的な性質を知る上では有用
な特性値であるといえる。以上のように曲率の特性値ｋ
min およびｋmax は制御点だけから得られるため、前述
の方法と比較して演算が速くなるという利点がある。

【００９７】次に、この曲率評価部２２の処理結果をも
とに、速度指令生成部２３にて速度指令を生成する。図
１９は速度指令生成部２３の処理手順を示すフローチャ
ートである。まず、ステップＳＴ８１でトレランスτ、
ｋmax およびサンプル時間ΔＴから最高速度Ｆmax を求
める。図２０に示すように、曲率ｋとトレランスτおよ
び補間線分長Δｌとの間の関係は次の式（２３）で表現
できる。

【００９８】

【数１３】

【００９９】したがって、サンプル時間をΔＴとすれば
トレランスτを保証するに必要な速度の最大値Ｆmax は
次の式（２４）で得られる。

【０１００】

【数１４】

【０１０１】次のステップＳＴ８２では、与えられた速
度指令値Ｆs と比較し、ステップＳＴ８３およびＳＴ８
４で値の小さいものを選んで実際の送り速度Ｆを決定す
る。図２１はこのようにして得られた速度指令の一例を
示す説明図である。区間ＡＢ、区間ＣＤ、区間ＥＦおよ
び区間ＧＨでは与えられた指令速度Ｆs が取られ、区間
ＢＣと区間ＦＧでは速度Ｆ１が取られ、区間ＤＥでは速
度Ｆ２が取られる。このように、速度指令生成部２３に
おいては、パラメータ範囲として示された区間と、その
区間での走行速度を求めることになる。

【０１０２】図２２は得られた速度指令をもとに、加減
速制御および補間部２４の処理について説明するための
説明図である。加減速制御および補間部２４は与えられ
た加速度を超えないように、指令速度パターンをもとに
実際にサーボ系へ送り出すパルスを生成することにな
る。この加減速制御および補間部２４への入力データ
は、曲線の区間と指令速度、前後の指令速度と許容加速
度である。その区間における速度がその前の区間の速度
より速い場合は所定加速度を超えない範囲で加速制御を
行う。また、その区間における速度がその後の区間の速
度より速い場合は所定加速度を越えない範囲で減速制御
を行う。この減速制御においては区間終了点に行き着く
ようにその点と現在地点との距離を毎回チェックしなが
ら速度の低減処理を行ってゆく。

【０１０３】実施例６．次に、この発明の実施例６を図
について説明する。図２３は請求項１１に記載した発明
の一実施例を示すブロック図であり、図において、２１
は位置指令値がＮＵＲＢＳ曲線の形式で表現されて入力
される、図１２に同一符号を付したものと同等の曲線入
力部である。また、２５はこの曲線入力部２１より入力
されたＮＵＲＢＳ曲線を複数の有理ベゼー曲線に変換す
る曲線変換部であり、２６はこの曲線変換部２５によっ
て変換された各有理ベゼー曲線を補間する有理ベゼー曲
線補間部である。

【０１０４】次に動作について説明する。ここで、図２
４はこの実施例６による数値制御装置の処理の流れを示
すフローチャートである。曲線変換部２５はまず、ステ
ップＳＴ９１において、曲線入力部２１より入力された
補間すべきＮＵＲＢＳ曲線を複数の有理ベゼー曲線に一
旦変換し、それを有理ベゼー曲線補間部２６に出力す
る。それを受けた有理ベゼー曲線補間部２６は、ステッ
プＳＴ９２で有理ベゼー曲線の番号ｉを初期値１に設定
した後、ステップＳＴ９３においてそのｉ番目の有理ベ
ゼー曲線の補間処理を実行する。以下、ステップＳＴ９
４でｉを１ずつインクリメントしながら、ステップＳＴ
９５でそのｉが曲線変換部２１より送られてきた有理ベ
ゼー曲線の数と等しくなったことが検出されるまで、ス
テップＳＴ９３〜ＳＴ３５の処理を繰り返す。このよう
にして、曲線変換部２５でＮＵＲＢＳ曲線より変換され
た複数の有理ベゼー曲線は順番に補間処理され、全ての
有理ベゼー曲線の補間処理が済むと一連の処理は終了す
る。

【０１０５】ここで、ＮＵＲＢＳ曲線は制御点およびノ
ットベクトルから表現され、有理ベゼー曲線は制御点の
みで表現される。そして、このＮＵＲＢＳ曲線は３次式
の場合、次のように複数の有理ベゼー曲線に変換され
る。すなわち、ＮＵＲＢＳ曲線の制御点（頂点座標値）
がｄ₀ ，ｄ₁ ，・・・ｄ_L+2 、重みがｗ₀ ，ｗ₁ ，・・
・ｗ_L+2 、ノットベクトルがｕ₀ ，ｕ₁ ，・・・ｕ_L で
与えられ、そして、Δ₀〜Δ_L をΔ_i ＝ｕ_i+1 −ｕ_i と
定義すると、前記複数の有理ベゼー曲線はｉ＝１〜Ｌ−
１で次の式（２５）のように表現される。

【０１０６】

【数１５】

【０１０７】ここで、上記式（２５）におけるｂ_3i ，ｂ
_3i-1 ，ｂ_3i-2 は有理ベゼー曲線の制御点であり、ま
た、ｖ_3i，ｖ_3i-1 ，ｖ_3i-2 は各有理ベゼー曲線の重み
で、次の式（２６）によって与えられる。

【０１０８】

【数１６】

【０１０９】なお、上記式（２６）のΔは、Δ＝Δ_i-2
＋Δ_i-1 ＋Δ_i である。また、ｉ＝０およびｉ＝Ｌの場
合、すなわち、最初と最後は次の式（２７）および式
（２８）で示すものとなる。

【０１１０】

【数１７】

【数１８】

【０１１１】これら式（２７），（２８）における、ｖ
₀ ，ｖ₁ ，ｖ₂ およびｖ_3L-2，ｖ_3L _-1，ｖ_3Lは次の式
（２９）および式（３０）で示すものとなる。

【０１１２】

【数１９】

【数２０】

【０１１３】このような変換は図２５に示したように、
ＮＵＲＢＳ曲線の制御点ｄ₀ からｄ ₅ を有理ベゼー曲線
の制御点ｂ₀ からｂ₉ に変換するもので、ｂ₀ からｂ
₃ 、ｂ ₃ からｂ₆ 、ｂ₆ からｂ₉ のそれぞれの制御点の
組が、図２６に示したＣＶ１、ＣＶ２、ＣＶ３の３本の
有理ベゼー曲線になる。

【０１１４】このような変換が行われた後、この実施例
６による数値制御装置においては、有理ベゼー曲線を補
間する機能を有した有理ベゼー曲線補間部２６を備えて
いるため、ＮＵＲＢＳ曲線を直接補間制御するのと同様
な効果が得られる。なお、この有理ベゼー曲線補間部２
６による補間は、実施例５の説明で述べた方法によって
実現することができる。このようにＮＵＲＢＳ曲線を有
理ベゼー曲線に変換して補間するものであるため、重た
いＮＵＲＢＳ曲線の演算をする必要がなくなり、ＮＵＲ
ＢＳ補間の処理を高速に行うことができる数値制御装置
を実現できる。

【０１１５】なお、この実施例６はＮＵＲＢＳ曲線に対
しても適用されることは言うまでもない。

【０１１６】実施例７．次に、この発明の実施例７を図
について説明する。図２７は請求項１１に記載した発明
の一実施例を示すブロック図であり、図において、２７
は従来から使用されてきたＧコードによる直線指令、円
弧指令、楕円指令などが入力されてきた場合には、入力
された位置指令のデータをＮＵＲＢＳ曲線の形式に変換
して曲率評価部２２へ入力する指令変換部である。な
お、他の部分については、図１２の相当部分と同一の符
号を付してその説明を省略する。

【０１１７】次に動作について説明する。位置指令のデ
ータがＮＵＲＢＳ曲線の形式で入力された場合、曲線入
力部２１でそれを受け取って曲率評価部２２に入力す
る。一方、位置指令が従来から使用されてきたＧコード
による直線指令、円弧指令、楕円指令などで入力されて
きた場合には、それを指令変換部２７に入力してその位
置指令のデータをＮＵＲＢＳ曲線の形式に一旦変換して
から曲率評価部２２へ入力する。以降の処理は実施例５
で説明したものと同等に進行するため、その説明は省略
する。これにより、Ｇコードなどの既存のＮＣコードと
の互換性を保つことが可能となり、内部処理を一元化す
ることもできる。

【０１１８】実施例８．次に、この発明の実施例８を図
について説明する。図２８は請求項１２に記載した発明
の一実施例を示すブロック図である。図において、３１
は補間処理を速度優先と精度優先のいずれで実行するか
を指令する選択情報が入力される選択情報入力部であ
り、３２は速度優先を指定する選択情報が入力された場
合に、単位時間の移動量が一定となるような補間制御を
選択する速度優先選択部、３３は精度優先を指定する選
択情報が入力された場合に、トレランスを保証する補間
制御を選択する精度優先選択部である。３４はこれら速
度優先選択部３２あるいは精度優先選択部３３によって
選択された補間制御に従ってスプライン曲線の補間処理
を実行する曲線補間部である。

【０１１９】次に動作について説明する。ここで、図２
９はこの実施例８による数値制御装置の全体動作の流れ
を示すフローチャート、図３０はそのスプライン補間処
理の手順を示すフローチャートであり、図３１はその言
語入力の一例を示す説明図である。この図３１に示した
シーケンス番号００４のＧコード“Ｇ９．０”は精度優
先モードを指令する選択情報としての精度優先コードで
あり、シーケンス番号０１０のＧコード“Ｇ９．１”は
速度優先モードを指令する選択情報としての速度優先コ
ードである。すなわち、シーケンス番号００４の“Ｇ
９．０”以降で精度優先モードに入り、シーケンス番号
０１０の“Ｇ９．１”以降で速度優先モードに入る。な
お、何も設定されていない場合にはデフォルトで精度優
先となる。

【０１２０】図２９に示すように、処理が開始されると
ステップＳＴ１０１において、まずプログラムを一行ず
つ読み込んでゆく。次いで、読み込んだコードが速度優
先コードであるか否かをステップＳＴ１０２で、精度優
先コードであるか否かをステップＳＴ１０３でそれぞれ
判定し、速度優先コードであればステップＳＴ１０４で
内部変数ｃｎｔ１を“０”に、精度優先コードであれば
ステップＳＴ１０５で内部変数ｃｎｔ１を“１”にす
る。また、そのいずれでもなかった場合には、ステップ
ＳＴ１０６においてそれがスプライン補間コードである
か否かの判定を行い、スプライン補間コードでなければ
ステップＳＴ１０７で通常のコード処理を実行し、スプ
ライン補間コードであればステップＳＴ１０８でスプラ
イン補間処理を実行する。

【０１２１】スプライン補間処理が開始されると、まず
図３０のステップＳＴ１１１において、内部変数ｃｎｔ
１が“０”であるか否かの判定が行われる。その結果、
内部変数ｃｎｔ１が“０”であればステップＳＴ１１２
で、速度優先選択部３２によって単位時間の移動量が一
定となるような速度優先の補間制御が選択され、曲線補
間部３４はそれに基づいて速度優先によるスプライン曲
線の補間処理を実行する。一方、内部変数ｃｎｔ１が
“１”であればステップＳＴ１１３で、精度優先選択部
３３によってトレランスを保証する補間制御が選択さ
れ、曲線補間部３４はそれに基づいて精度優先によるス
プライン曲線の補間処理を実行する。

【０１２２】なお、精度優先による補間処理の具体的な
方法は、実施例１で説明した方法によって実現できる。
また、速度優先による補間処理は、単位時間に移動すべ
き距離を求め、その距離に対応するパラメータの増分値
を求めて位置指令値を出力することによって実現でき
る。

【０１２３】以上のように、この実施例８の数値制御装
置によれば、入力された速度優先モードを指令する選択
情報と精度優先モードを指令する選択情報により、スプ
ライン曲線の補間処理の種類を作業者が選択できるよう
になる。

【０１２４】

【発明の効果】以上のように、請求項１に記載の発明に
よれば、入力されたスプライン曲線の終点までの距離に
基づく速度指令より算出されたパラメータからスプライ
ン曲線上の位置を計算するように構成したので、加減速
制御を行いながらスプライン曲線の補間を行うことが可
能となり、軌跡がスプライン曲線で表現されている場合
でも工作機械を滑らかに制御することが可能となり、機
械工作の高速化、高精度化をはかることができる効果が
ある。

【０１２５】また、請求項２に記載の発明によれば、少
なくとも１処理周期前の移動量とパラメータ変化量の比
を用いてスプライン曲線のパラメータを計算するように
構成したので、スプライン曲線のパラメータの計算時間
を短縮でき、数値制御装置のコスト低減が期待できる効
果がある。

【０１２６】また、請求項３に記載の発明によれば、パ
ラメータ計算部の算出したパラメータを、速度指令出力
部の作成した速度指令とスプライン曲線上の移動量との
比較に基づいて修正するように構成したので、正確な速
度制御を行うことが可能となって、機械工作の高速化、
高精度化をはかることができる効果がある。

【０１２７】また、請求項４に記載の発明によれば、複
数のスプライン曲線で表現された軌跡でも、それらが連
続に接続されていると判断された場合には後部のスプラ
イン曲線の終点までの距離を計算するように構成したの
で、複数のスプライン曲線による複雑な軌跡でも工作機
械を滑らかに制御することが可能となり、機械工作の高
速化、高精度化をはかることができる効果がある。

【０１２８】また、請求項５に記載の発明によれば、入
力されたスプライン曲線の曲率の評価結果をもとに送り
速度指令を生成するように構成したので、与えられた曲
線の曲がり具合によって補間速度が制御され、加工後の
精度を向上させることが可能となり、さらに、無理な加
減速も防止できるようになって工作機械の異常振動を低
減できる効果がある。

【０１２９】また、請求項６に記載の発明によれば、パ
ラメータを所定のピッチで変化させながらスプライン曲
線の曲率を評価するように構成したので、曲率の評価が
容易となって、機械工作の高速化がはかれる効果があ
る。

【０１３０】また、請求項７に記載の発明によれば、ス
プライン曲線を複数の有理ベゼー曲線に変換して、その
各々について曲率を評価するように構成したので、曲率
の評価に要する処理時間が短縮でき、機械工作の高速化
がはかれる効果がある。

【０１３１】また、請求項８に記載の発明によれば、変
換された複数の有理ベゼー曲線の制御点に基づいてスプ
ライン曲線の曲率を評価するように構成したので、曲率
の評価に要する処理時間をさらに短縮することが可能と
なり、機械工作の高速化がはかれる効果がある。

【０１３２】また、請求項９に記載の発明によれば、ス
プライン曲線の各点の曲率、曲線と補間後の線分の許容
誤差、補間単位時間などから求めた各点の速度を、与え
られた速度指令値と比較し、速度指令値の方が小さな区
間は速度指令値に曲線の速度を設定するように構成した
ので、パラメータ範囲として示された各区間での走行速
度が適切に設定でき、機械工作の高精度化がはかれる効
果がある。

【０１３３】また、請求項１０に記載の発明によれば、
入力されたＮＵＲＢＳ曲線を複数の有理ベゼー曲線に変
換した後、それら各有理ベゼー曲線の補間を行うように
構成したので、演算の重たいＮＵＲＢＳ曲線の演算を行
う必要がなくなり、補間演算処理を高速化に実現できる
効果がある。

【０１３４】また、請求項１１に記載の発明によれば、
既存のＮＣコードで入力された位置指令はＮＵＲＢＳ曲
線の形式に変換して曲率評価部に入力するように構成し
たので、既存のＮＣコードとの互換性を保つことが可能
となるばかりか、内部処理を一元化することもできる効
果がある。

【０１３５】また、請求項１２に記載の発明によれば、
速度優先を指定する選択情報が入力された場合には単位
時間の移動量が一定となるような補間制御を選択し、精
度優先を指定する選択情報が入力された場合にはトレラ
ンスを保証する補間制御を選択するように構成したの
で、速度優先補間と精度優先補間とを自由に選択するこ
とが可能となり、作業者の選択の自由度が増すという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１による数値制御装置を示す
ブロック図である。

【図２】上記実施例の動作の流れを示すフローチャート
である。

【図３】上記実施例におけるスプライン曲線の一例を示
す説明図である。

【図４】この発明の実施例２による数値制御装置を示す
ブロック図である。

【図５】上記実施例の動作の流れを示すフローチャート
である。

【図６】この発明の実施例３による数値制御装置を示す
ブロック図である。

【図７】上記実施例の動作の流れを示すフローチャート
である。

【図８】この発明の実施例４による数値制御装置を示す
ブロック図である。

【図９】上記実施例の動作の流れを示すフローチャート
である。

【図１０】上記実施例におけるスプライン曲線の一例を
示す説明図である。

【図１１】上記実施例におけるスプライン曲線の他の例
を示す説明図である。

【図１２】この発明の実施例５による数値制御装置を示
すブロック図である。

【図１３】上記実施例の全体動作の流れを示すフローチ
ャートである。

【図１４】上記実施例におけるＮＵＲＢＳ曲線の一例を
示す説明図である。

【図１５】上記ＮＵＲＢＳ曲線の曲率の変化を示す説明
図である。

【図１６】上記実施例の曲率評価部の動作の一例を示す
フローチャートである。

【図１７】上記曲率評価部の動作の他の例を示すフロー
チャートである。

【図１８】上記実施例における有理ベゼー曲線の凸閉包
性について説明するための説明図である。

【図１９】上記実施例の速度指令生成部の動作の流れを
示すフローチャートである。

【図２０】曲率とトレランスおよび補間線分長の関係を
示す説明図である。

【図２１】上記実施例の速度指令生成部が生成する速度
指令の一例を示す説明図である。

【図２２】上記実施例の加減速制御および補間部におけ
る上記速度指令に基づく動作を説明するための説明図で
ある。

【図２３】この発明の実施例６による数値制御装置を示
すブロック図である。

【図２４】上記実施例の動作の流れを示すフローチャー
トである。

【図２５】上記実施例におけるＮＵＲＢＳ曲線から有理
ベゼー曲線への変換を示す説明図である。

【図２６】変換された上記有理ベゼー曲線を示す説明図
である。

【図２７】この発明の実施例７による数値制御装置を示
すブロック図である。

【図２８】この発明の実施例８による数値制御装置を示
すブロック図である。

【図２９】上記実施例の全体動作の流れを示すフローチ
ャートである。

【図３０】上記実施例のスプライン補間処理の流れを示
すフローチャートである。

【図３１】上記実施例の言語入力の一例を示す説明図で
ある。

【図３２】従来の数値制御装置を示すブロック図であ
る。

【符号の説明】

１指令入力部３終点距離計算部４速度指令出力部６パラメータ計算部７スプライン曲線位置計算部９パラメータ計算部１０パラメータ修正部１１パラメータ変換部１２接続状態判断部２１曲線入力部２２曲率評価部２３速度指令生成部２５曲線変換部２６有理ベゼー曲線補間部２７指令変換部３１選択情報入力部３２速度優先選択部３３精度優先選択部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】指令軌跡をスプライン曲線の形式で入力
する指令入力部と、前記スプライン曲線の終点までの距
離を計算する終点距離計算部と、前記終点距離計算部の
計算結果を用いて速度指令の作成を行う速度指令出力部
と、前記速度指令から前記スプライン曲線のパラメータ
を計算するパラメータ計算部と、前記パラメータから前
記スプライン曲線上の位置を計算するスプライン曲線位
置計算部とを備えた数値制御装置。
【請求項２】前記パラメータ計算部が、少なくとも１
処理周期前の移動量とパラメータ変化量の比を用いて、
前記スプライン曲線のパラメータを計算する機能を有す
ることを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置。
【請求項３】指令軌跡をスプライン曲線の形式で入力
する指令入力部と、前記スプライン曲線の終点までの距
離を計算する終点距離計算部と、前記終点距離計算部の
計算結果を用いて速度指令の作成を行う速度指令出力部
と、前記速度指令から前記スプライン曲線のパラメータ
を計算するパラメータ計算部と、前記パラメータから前
記スプライン曲線上の位置を計算するスプライン曲線位
置計算部と、前記速度指令と前記スプライン曲線上の移
動量を比較して、前記パラメータの修正を行うパラメー
タ修正部とを備えた数値制御装置。
【請求項４】指令軌跡を複数のスプライン曲線の形式
で入力する指令入力部と、前記各スプライン曲線の接続
点での連続性を判断する接続状態判断部と、前記接続状
態判断部にて２つの前記スプライン曲線が連続に接続さ
れていると判断された場合、後部の前記スプライン曲線
の終点までの距離を計算する終点距離計算部と、前記終
点距離計算部の計算結果を用いて速度指令の作成を行う
速度指令出力部と、前記速度指令から前記スプライン曲
線のパラメータを計算するパラメータ計算部と、前記パ
ラメータから前記スプライン曲線上の位置を計算するス
プライン曲線位置計算部とを備えた数値制御装置。
【請求項５】位置指令をスプライン曲線の形式で入力
する曲線入力部と、前記曲線入力部より入力されたスプ
ライン曲線の曲率の評価を行う曲率評価部と、前記曲率
評価部で評価された曲率をもとに送り速度指令を生成す
る速度指令生成部とを備えた数値制御装置。
【請求項６】前記曲率評価部が、前記スプライン曲線
の曲率を、パラメータを所定のピッチで変化させながら
評価する機能を有することを特徴とする請求項５に記載
の数値制御装置。
【請求項７】前記曲率評価部が、前記スプライン曲線
を複数の有理ベゼー曲線に変換する機能と、変換後の前
記各有理ベゼー曲線についてその曲率を評価する機能と
を有することを特徴とする請求項５に記載の数値制御装
置。
【請求項８】前記曲率評価部が、前記スプライン曲線
を複数の有理ベゼー曲線に変換する機能と、変換後の前
記各有理ベゼー曲線の制御点に基づいて、前記スプライ
ン曲線の曲率を評価する機能とを有することを特徴とす
る請求項５に記載の数値制御装置。
【請求項９】前記速度指令生成部が、与えられた前記
スプライン曲線の各点における曲率、前記スプライン曲
線と補間後の線分との間の許容誤差、および補間単位時
間より前記各点の速度を求める機能と、得られた前記各
点の速度を与えられた速度指令値と比較して、与えられ
た前記速度指令値の方が小さな区間では、前記スプライ
ン曲線の速度に当該速度指令値を設定する機能とを有す
ることを特徴とする請求項５に記載の数値制御装置。
【請求項１０】位置指令を有理化Ｂスプライン曲線の
形式で入力する曲線入力部と、入力された前記有理化Ｂ
スプライン曲線を複数の有理ベゼー曲線に変換する曲線
変換部と、変換された前記各有理ベゼー曲線の補間を行
う有理ベゼー曲線補間部とを備えた数値制御装置。
【請求項１１】入力される位置指令を有理化Ｂスプラ
イン曲線の形式に変換する指令変換部と、前記指令変換
部にて変換された有理化Ｂスプライン曲線の曲率の評価
を行う曲率評価部と、前記曲率評価部で評価された曲率
をもとに送り速度指令を生成する速度指令生成部とを備
えた数値制御装置。
【請求項１２】補間処理を速度優先で行うか精度優先
で行うかを指定する選択情報が入力される選択情報入力
部と、入力された前記選択情報が速度優先を指定するも
のであった場合には、単位時間の移動量が一定となるよ
うな補間制御を選択する速度優先選択部と、入力された
前記選択情報が精度優先を指定するものであった場合に
は、トレランスを保証する補間制御を選択する精度優先
選択部とを備えた数値制御装置。