JPH09198116A - 数値制御装置のブロックデータ処理方法 - Google Patents

数値制御装置のブロックデータ処理方法

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JPH09198116A
JPH09198116A JP2461296A JP2461296A JPH09198116A JP H09198116 A JPH09198116 A JP H09198116A JP 2461296 A JP2461296 A JP 2461296A JP 2461296 A JP2461296 A JP 2461296A JP H09198116 A JPH09198116 A JP H09198116A
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JP
Japan
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blocks
tolerance
data processing
program
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JP2461296A
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English (en)
Inventor
Shusuke Oba
秀典 大場
Takanori Suetomi
孝典 末富
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Yaskawa Electric Corp
Original Assignee
Yaskawa Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 数値制御装置のプログラムの各ブロックと合
成ブロックとのトレランスの計算時間を短縮して、サー
ボ系への指令の出力間隔が制御周期内に完了させる。 【構成】 与えられた複数の移動ブロックからなるプロ
グラムを、分配周期当たりの線分で直線補間することに
より、多軸機械の移動を制御する数値制御装置のブロッ
クデータ処理方法において、起点となる点以降のブロッ
クの移動量のベクトルを合成し、合成された複数ブロッ
クの移動量のベクトルと、合成する前のブロックが描く
軌跡とのトレランスの最大値が予め設定された値以下で
あれば、前記合成されたブロックを改めて1つのブロッ
クとして各軸の指令位置とし、前記トレランスを、合成
する前のブロックの交点の中で、合成したブロックの中
間点に最も近いブロック交点におけるトレランスとす
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、2軸以上の駆動軸
を有する工作機械やロボットを制御する数値制御装置用
プログラムのブロックデータ処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、工作機械やロボットを制御する数
値制御装置では、プログラムのブロックデータを読み込
むと直ちにプログラム解析を行い、直線や円弧などの補
間処理を実行した後、プログラムブロックの移動量を分
配周期ごとに各軸へ移動パルスとして分配して、各送り
軸のサーボ制御を行っている。ここで、工作機械の金型
加工の仕上げ加工に見られるように、移動ブロックが短
くなると単位時間当たりに処理するブロックの数が多く
なるため、プログラム解析処理部の負荷が大きくなって
いた。このため、ブロック当たりの移動量の短い加工プ
ログラムの場合には、送り速度によってはプログラム解
析処理が数値制御装置の処理周期に間に合わないため、
ブロック間停止という不都合が発生するため、これを避
けるために工具の送り速度を下げて単位時間当たりに処
理するブロック数を減らすか、高性能なプロセッサをブ
ロック解析処理部に適用してプログラム解析処理の高速
化を図る必要があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが従来技術で
は、金型加工における仕上げ加工の直前の中荒加工のよ
うに、加工精度は仕上げ加工より低くてもいいが、その
代わり加工時間を短縮したい場合には、仕上げ加工用の
プログラムを用いるとプログラムブロックの分割が細か
いため、前記理由により送り速度を上げることができな
かった。このため、中荒加工に移動指令ブロックの分割
の荒いプログラム、仕上げ加工用に移動指令ブロックの
分割の細かいプログラムの2つのプログラムを準備しな
ければならないという問題があった。そこで、本発明
は、中荒加工、仕上げ加工のいづれにおいても同一のプ
ログラムを使用し、高性能プロセッサを内蔵していなく
ても中荒加工ではプログラム解析処理を高速化すること
を目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、第1の発明は、与えられた複数の移動ブロックから
なるプログラムを、分配周期当たりの線分で直線補間す
ることにより、多軸機械の移動を制御する数値制御装置
のブロックデータ処理方法において、起点となる点以降
のブロックの移動量のベクトルを合成し、合成された複
数ブロックの移動量のベクトルと、合成する前のブロッ
クが描く軌跡とのトレランスの最大値が予め設定された
値以下であれば、前記合成されたブロックを改めて1つ
のブロックとして各軸の指令位置とし、前記トレランス
を、合成する前のブロックの交点の中で、合成したブロ
ックの中間点に最も近いブロック交点におけるトレラン
スとするものである。また、第2の発明は、前記トレラ
ンスを、合成する前のブロックの軌跡における始点、終
点および始点終点間のいずれか一つのブロック交点を通
る円弧と合成したブロックとのトレランスとするもので
ある。さらに、上記発明における合成するブロックの数
は、予め設定された値を上限とすることが望ましい。ま
た、上記ブロックデータ処理は、プログラム運転中の数
値制御装置がプログラム解析を行う直前に実行するか、
または、数値制御装置がプログラム運転を開始する以前
に実行され、プログラム運転の開始後は、合成されたブ
ロックのプログラムを用いてもよい。
【0005】
【発明の実施の形態】上記手段により、本発明では、中
荒加工で仕上げ加工用プログラムを使用しても、許容さ
れるトレランス範囲でプログラムブロックを合成して1
ブロックの移動指令ブロックとした後、通常のプログラ
ムブロック解析処理を行うため、プログラムブロック解
析処理部では、単位時間当たり解析するブロックが少な
くなるため、加工指令速度を大きくすることが可能とな
る。一般に、金型加工の加工形状は自由曲線で表され
る。この自由曲線の任意の2点間を線分で細かく分割し
て近似していくと、この近似された曲線は中央部が高い
アーチ形状となる。本発明における第1の発明は、この
点に着目し、複数のブロックを合成した場合には、合成
前の複数のブロックが形成する軌跡の中間点付近のトレ
ランスが最も大きいことを利用している。すなわち、本
発明は、合成する前のブロックにおけるいくつかのブロ
ック交点の中で、起点からブロック交点までの距離が、
起点から合成ブロックの中間点までの距離に最も近いブ
ロック交点についてのみ合成ブロックとのトレランスを
求め、このトレランスが与えられた許容値を超えない範
囲でブロック合成を行うものである。また、自由曲線で
表された金型の加工形状を細かく分割すると、図2に表
されるように半径が異なる円弧の連続した形状で近似さ
れ、さらに細かく分割すると、直線線分の連続した形状
で近似される。そこで、本発明における第2の発明は、
合成したブロックの軌跡を始点、終点および始点終点間
のいずれか一つのブロック交点を通る円弧に近似し、円
弧と合成ブロックとのトレランスを求め、これをブロッ
クを合成する条件とするものである。これら第1、第2
の発明により、前記プログラムで指定された軌跡を構成
する複数のブロックの合成に必要なトレランスの計算
は、ブロックを合成する度に一回行うだけでよいので、
トレランスの計算時間を大幅に短縮することができる。
また、前記プログラムブロックの合成処理は、数値制御
装置のプログラム運転中に実行する場合の他に、プログ
ラム運転を行う前でも実行することができるので、市販
のパソコンを用いてブロック合成処理のみ行うことも可
能であり、本ブロック合成処理を持たない数値制御装置
にてブロック合成されたプログラムによるプログラム運
転を行うことも可能である。さらに、合成するブロック
の上限値を設けたので、ブロック合成処理が延々と続く
ことを避けることができる。以下、本発明の実施例を説
明する。図1は第1の発明の実施例、図2は第2の発明
の実施例である。図3は両発明に共通のブロック合成処
理を説明するためのフロー図である。まず、本発明のブ
ロック合成処理について図3を用いて説明する。図中、
nは合成されているブロックの数を表す。図および以下
の説明で、()印の中の数はフローチャートを説明するた
めのステップ番号である。プログラム運転を開始する
と、まずプログラムを1ブロッ読み込み (1)、直線補間
移動指令のブロックであるか判別する (2)。直線補間移
動指令ブロックでなければブロックの合成を行わないた
め、プログラム解析処理部へ直接転送することになる
が、この場合n>0であれば (3)合成途中の直線ブロッ
クがあるので、それらの前回までの合成ベクトルを合成
ブロックとし (4)、一旦この合成ブロックを直線補間の
1ブロック分のデータとしてプログラム解析処理部へ転
送 (5)し、次に今回のブロックをプログラム解析処理部
へ転送し (6)、n=0として (7)、次のブロックを読み
込むステップ (1)へ戻る。n=0であれば (3)ブロック
合成を行っていないので、今回のブロックをプログラム
解析処理部へ転送し (6)、n=0として (7)、次のブロ
ックを読み込むステップ (1)へ戻る。(2) において直線
補間ブロックである場合、ステップ(8) でn=0であれ
ば、現在位置を起点とした今回ブロックの方向ベクトル
を初回の合成ベクトルとし (9)、ステップ(10)でn=1
として、次のブロックを読み込む (1)。(8) においてn
>0であれば、図4のnを1増加し(11)、現在の方向ベ
クトルを作成してこれに今回のブロックの方向ベクトル
を足し込み新たな合成ベクトルとする(12)。このとき、
nが設定された最大値に等しければ(13)、現在までの合
成ベクトルを合成ブロックとし(14)、プログラム解析処
理部へ転送する(15)。転送後n=0として(16)、次のブ
ロックを読み込む (1)。(13)において、nが設定された
最大値未満であれば、起点からの合成ベクトルと合成前
のブロックの軌跡とのトレランスを求める(17)。このト
レランスが許容値以下であれば(18)、次のブロックを読
み込む処理 (1)に戻る。(18)においてトレランスが許容
値より大きければ、前回(n−1回)の合成ベクトルを
合成ブロックとし(19)、プログラム解析処理部へ転送す
る(20)。さらに、合成ブロックの終点を新たな起点とし
(21)、今回読み込んだブロックの方向ベクトルを初回の
合成ベクトルとし(22)、n=1として(23)次のブロック
を読み込む処理に戻る。ブロック合成処理は以上のよ
うに実行される。つぎに、トレランスを求める方法につ
いて図1、図2に基づいて説明する。まず、第1の発明
の実施例を図1に基づいて説明する。図1は、図2と同
様、加工プログラムによって、点P0からP5までを5
ブロックに分割しており、点P4までのブロックを合成
する場合を表している。ここで、起点P0からベクトル
V04の中点P04までの距離Lを求める。Lは式
(1)で与えられる。 L=|V04|/2 ・・・(1) 次に、起点P0から合成前のブロックの交点までの距離
の中で、Lの値に最も近い交点を求める。P0からブロ
ック交点P1、P2、P3までの距離は、ベクトルV0
1、V02、V03の長さ|V01|、|V02|、|
V03|で与えられ、これらは、加工プログラムのブロ
ックの座標を用いて容易に求められる。図1の場合は、
|V02|がLの値に最も近い。そこで、点P2におけ
るトレランスTr2の値を求め、その値を点P0から点
P4までのブロック合成におけるトレランスTrとす
る。Tr2の値の求め方は、次式(2)で求められる。 Tr2=|V02|(1−(COSθ2 2 1/2 ・・(2) ここで、θ2 はベクトルV02とV04のなす角を表
し、内積を用い次式で表される。 COSθ2 =(V02,V04)/(|V02|・|V04|)・・(3) このようにして、加工プログラムの軌跡と合成ブロック
の軌跡とのトレランスTrは、ブロック合成の度に一回
行うだけでよい。つぎに、第2の発明の実施例を図2に
基づいて説明する。図2は、図1と同様、加工プログラ
ムによって、点P0からP5までを5ブロックで分割し
ている場合を表している。ブロック合成は、P3までブ
ロック合成処理が進んでいるとし、合成ベクトルV03
とV34の合成が可能かどうかの求め方を説明する。V
03とV34のなす角θ1 は式(4)で求めることがで
きる。 COSθ1 =(V03,V34)/(|V03|・|V34|)・・(4) ここで、V03およびV34を弦としてもつ円弧Cを考
える。これは、合成ブロックを始点、終点および点P3
を通る円弧に近似した場合である。V03と、V34合
成したベクトルV04は式(5)となる。 V04=V03+V34 ・・(5) 円弧Cと弦V04の最大トレランスは弦V04の中点か
ら円弧Cまでの距離であり、その長さTrは、式(6)
で与えられる。 Tr=(|V04|/2)・tan(θ1 /2) ・・(6) したがって、合成ブロックと加工プログラムの軌跡との
トレランスTrは、ブロック合成の度に、式(6)の計
算を一回行うのみで求めることができる。
【0006】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、ブ
ロック合成の条件であるトレランスの計算をブロック合
成毎に一回の計算で求めることができるため、ブロック
合成の処理時間を短縮でき、オンラインでのプログラム
解析処理の効率化を図ることができる。また、前記プロ
グラムブロックの合成処理は、数値制御装置のプログラ
ム運転中に実行する場合の他に、プログラム運転を行う
前でも実行することができるので、市販のパソコンを用
いてブロック合成処理のみ行うことも可能であり、本ブ
ロック合成処理を持たない数値制御装置にてブロック合
成されたプログラムによるプログラム運転を行うことも
可能である。さらに、合成するブロックの上限値を設け
たので、ブロック合成処理が延々と続くことを避けるこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のトレランスの求め方の図
【図2】 本発明のトレランスの求め方の図
【図3】 本発明のブロック合成処理を説明する図
【図4】 本発明のブロック合成処理を説明する図
【符号の説明】
0 〜P4 加工プログラムの各ブロックの端点 V02〜V04 合成されたブロック Tr1〜Tr3 トレランス

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】与えられた複数の移動ブロックからなるプ
    ログラムを、分配周期当たりの線分で直線補間すること
    により、多軸機械の移動を制御する数値制御装置のブロ
    ックデータ処理方法において、 起点となる点以降のブロックの移動量のベクトルを合成
    し、合成された複数ブロックの移動量のベクトルと、合
    成する前のブロックが描く軌跡とのトレランスの最大値
    が予め設定された値以下であれば、前記合成されたブロ
    ックを改めて1つのブロックとして各軸の指令位置と
    し、 前記トレランスを、合成する前のブロックの交点の中
    で、合成したブロックの中間点に最も近いブロック交点
    におけるトレランスとすることを特徴とする数値制御装
    置のブロックデータ処理方法。
  2. 【請求項2】前記トレランスを、合成する前のブロック
    の軌跡における始点、終点および始点終点間のいずれか
    一つのブロック交点を通る円弧と合成したブロックとの
    トレランスとすることを特徴とする請求項第1項記載の
    数値制御装置のブロックデータ処理方法。
  3. 【請求項3】前記合成するブロックの数は、予め設定さ
    れた値を上限とすることを特徴とする請求項1、2記載
    の数値制御装置のブロックデータ処理方法。
  4. 【請求項4】前記ブロックデータ処理は、プログラム運
    転中の数値制御装置がプログラム解析を行う直前に実行
    することを特徴とする請求項1〜3記載の数値制御装置
    のブロックデータ処理方法。
  5. 【請求項5】前記ブロックデータ処理は、数値制御装置
    がプログラム運転を開始する以前に実行され、プログラ
    ム運転の開始後は、合成されたブロックのプログラムを
    用いることを特徴とする請求項1〜3記載の数値制御装
    置のブロックデータ処理方法。
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Cited By (6)

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A02 Decision of refusal

Effective date: 20040331

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