JPS62105203A - Interpolating method for numerical controller - Google Patents

Interpolating method for numerical controller

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JPS62105203A
JPS62105203A JP24585985A JP24585985A JPS62105203A JP S62105203 A JPS62105203 A JP S62105203A JP 24585985 A JP24585985 A JP 24585985A JP 24585985 A JP24585985 A JP 24585985A JP S62105203 A JPS62105203 A JP S62105203A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
axis
axes
function
interpolation
counters
Prior art date
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Pending
Application number
JP24585985A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Sadasuke Marutake
丸竹 禎介
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KYOWA KAMU ENG KK
Original Assignee
KYOWA KAMU ENG KK
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Publication date
Application filed by KYOWA KAMU ENG KK filed Critical KYOWA KAMU ENG KK
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Publication of JPS62105203A publication Critical patent/JPS62105203A/en
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Abstract

PURPOSE:To interpolate an optional free curve smoothly by a simple function generating device by controlling three axes by the function generating device based on a specific interpolation expression among a time base as a virtual parameter and plural control axes, and synchronizing the axes with one another. CONSTITUTION:NC command data 1 is inputted to an NC controller 2, whose output is inputted to X, Y, and Z axis function generators 3-5 and a pulse oscillator 6. The outputs of the function generators 3-5 and clock pulse oscillator 6 are inputted to X, Y, & Z counters 7-9. The function generators 3-5 sends the complement of a pulse interval to the counters 7-9 according to a speed function A+Bt+Csin(Dt+E), where t=0-1. In this case, constants A-E are variable numbers and specified by a controller 2. The counters 7-9 send an X-, a Y-, and a Z-axial pulse to X-, Y-, and Z-axial motor controllers 10-12 to synchronize the control axes with each other.

Description

【発明の詳細な説明】 (a)  本発明の技術分野 この発明は、たとえば工作機械あるいは工業ロボット等
に対して適用される数値制御装置における補間方法にか
かるもので、特に、3軸制御を必要とする傾いた円弧、
あるいは数式で表わせないような曲線を滑らかに補間す
るようにした数値制御装置における補間方法に関するも
のである。
Detailed Description of the Invention (a) Technical Field of the Invention The present invention relates to an interpolation method in a numerical control device applied to, for example, a machine tool or an industrial robot, and particularly relates to an interpolation method in a numerical control device that requires three-axis control. A tilted arc,
Alternatively, the present invention relates to an interpolation method in a numerical control device that smoothly interpolates curves that cannot be represented by mathematical expressions.

(b)従来の技術 従来のNC工作機械、あるいは工業用ロボットに適用さ
れる数値制御装置における補間方法は、たとえばX軸お
よびY軸の2つの軸について補間する場合、補間したい
形状を関数式Y=f(X)を解くことにより、補間すべ
き曲線上の座標値を求め、一定のパルス列を各軸に分配
する方法によってなされている。
(b) Prior art The interpolation method in a numerical control device applied to a conventional NC machine tool or an industrial robot is, for example, when interpolating about two axes, the X axis and the Y axis, the shape to be interpolated is expressed by the function Y By solving =f(X), the coordinate values on the curve to be interpolated are found, and a fixed pulse train is distributed to each axis.

(C)  従来技術の問題点 上述する従来の数値制御装置における補間方法によれば
、直線補間、2軸の円弧補間、あるいはある数式によっ
て表わされる曲線補間については補間可能であるものの
、たとえば、円弧補間の場合にあっても3軸制御を必要
とする傾いた円弧を補間しようとする場合、そのために
新しく3軸円弧補間計算装置が必要となるため余り実用
化されていなかった。さらに、数式で表わさね6ない自
由曲線の場合は、全く補間の手段がなく、あらかじめ4
算により円弧または直線Iこ分解して、その分解式にも
とづいて近似的に補間する以外方法がなく、Vl的とす
゛る滑らかな曲線補間を行うことが困難であった。さら
にまた、4軸のワイヤノyツh制御装置にみられるよう
に、X1Y、2軸をM線補間し、U、V、2軸を円弧補
間しようとすると2組の補間の間で同期がとれないため
、この場合についても直線に分解するより方法がなかっ
た。
(C) Problems with the Prior Art According to the interpolation method in the conventional numerical control device described above, although it is possible to perform linear interpolation, biaxial circular interpolation, or curved interpolation expressed by a certain mathematical formula, for example, circular interpolation is possible. Even in the case of interpolation, when attempting to interpolate an inclined circular arc that requires three-axis control, a new three-axis circular interpolation calculation device is required, so this method has not been put into practical use very often. Furthermore, in the case of a free curve that cannot be expressed mathematically, there is no means of interpolation at all, and
There is no other way than to decompose the arc or straight line I by calculation and approximate interpolation based on the decomposition formula, and it is difficult to perform smooth curve interpolation like Vl. Furthermore, as seen in a 4-axis wire node control device, if you try to perform M-line interpolation on the X1, Y, and 2 axes, and circular interpolation on the U, V, and 2 axes, synchronization between the two sets of interpolation cannot be achieved. Therefore, in this case as well, there was no other way than to decompose it into straight lines.

(d)  本発明の技術的課題 そこで、この発明は、」ユ述する従来の数値制御装置に
おける補間方法にみられる欠点を解消するべくなされた
ものであり、補間しようとする各軸の変位をあるパラメ
ータの関数として設定しておき、それに従って各軸側々
にパルス列を発生させる。その際、別個に用意されたり
[1・・jりにより各軸間の同期をとる補間方法である
。すなわち1、:の発明では、2軸を制御する場合には
、あらかじめ設定されるパラメータを加えた3軸にJ′
す、3軸を制御する場合に(J、該バラメークを加えた
。1軸により補間し、それぞれの実駆動軸について、そ
れぞれ独立して前記パラメータとの間の2軸補間を実行
させ、任意曲線の補間あるいは多軸間の同期をきること
を可能をする数値制御におけろ補間方法を提供すること
にある、。
(d) Technical Problems of the Present Invention Therefore, the present invention has been made in order to eliminate the drawbacks of the interpolation method in the conventional numerical control device as described above. It is set as a function of a certain parameter, and a pulse train is generated on each axis side accordingly. In this case, an interpolation method is used to synchronize each axis by preparing separately or using [1...j]. In other words, in the invention of 1.:, when controlling two axes, J' is added to the three axes with preset parameters.
When controlling three axes (J, the variable make is added. Interpolation is performed using one axis, and for each actual drive axis, two-axis interpolation with the above parameters is executed independently, and an arbitrary curve is created. The object of the present invention is to provide an interpolation method in numerical control that makes it possible to perform interpolation or synchronization between multiple axes.

(e)  本発明の技術的手段 この発明は、上述する目的を達成するにあt−って、具
体的には、仮想パラメータとして時間軸(↑)を設定し
、制御するべき複数の制御軸(X)、(Y)、〈2)・
・・に対し、該各制御軸毎に前記時間軸(t)との間の
補間式を、X=Fx(t)、Y=Fy(t)、2=Fz
(t)・・・により導びき、前記各制御軸毎にそれぞれ
関数発生器を設け、あらかじめ設定された時間間隔で各
制御軸を制御して軸間の同期をとるようにしたことを特
徴とする数値制御装置(ごおける補間方法である。
(e) Technical Means of the Present Invention In order to achieve the above-mentioned object, the present invention specifically sets a time axis (↑) as a virtual parameter and controls a plurality of control axes to be controlled. (X), (Y), <2)・
..., the interpolation formula between each control axis and the time axis (t) is as follows: X=Fx(t), Y=Fy(t), 2=Fz
(t) ..., a function generator is provided for each control axis, and each control axis is controlled at preset time intervals to synchronize the axes. This is an interpolation method used in numerical control equipment.

(f)本発明の作用 この発明は、上述するような技術的手段により、1種類
の関数発生装置により、たとえば3軸円錐曲線などの数
式で表わされる曲線だけでなく、数式で表わすことので
きない曲線についても、これらを滑らかに補間制御する
ことができる。その態様を第1図および第2図に示す。
(f) Effect of the present invention This invention uses the above-mentioned technical means to generate not only curves that can be expressed by a mathematical formula, such as a three-axis conic section, but also curves that cannot be expressed by a mathematical formula, using one type of function generator. Curves can also be smoothly interpolated and controlled. Its mode is shown in FIGS. 1 and 2.

第1図に示される2点(Po、 P、>間を滑らかに補
間するとき、第2図に示すような速度曲線が求められる
When smoothly interpolating between the two points (Po, P, > shown in FIG. 1), a velocity curve as shown in FIG. 2 is obtained.

第2図において、Io、Jo、K。は、第1図における
点P。の方向余弦であり、I、、J、、Iぐ、は、点P
、の方向余弦である。X軸についての速度関数x=l’
x(t)は、始点cto、 io)、終点(t、、  
1.)であることから、その移動距離は、ft、 fx
(t)dtにより決定される。Y軸についての速度関数
y=fy(t)は、始点(to、 Jo)、終点(t+
、 J、)であることから、その移動距離は、f: f
y(t)dtにより決定される。Z軸についての速度関
数z=fz(t)は、始点no、 Ko)、終点(t,
、K、)であることから、その移動距離は、Is fz
(t)dtにより決定されろものである。
In FIG. 2, Io, Jo, K. is point P in FIG. is the direction cosine of I,,J,,Ig,is the point P
, is the direction cosine of . Velocity function x=l' about the X axis
x(t) is the starting point cto, io), the ending point (t,,
1. ), the distance traveled is ft, fx
(t) determined by dt. The velocity function y=fy(t) on the Y axis is the starting point (to, Jo) and the ending point (t+
, J,), the distance traveled is f: f
It is determined by y(t)dt. The velocity function z=fz(t) about the Z axis is the starting point no, Ko) and the ending point (t,
, K,), the moving distance is Is fz
(t) dt.

(g)実施例の説明 この発明に成る数値制御装置における補間方法について
、これをX軸、Y軸およびZ軸の3軸フライス盤制御装
置に応用し、円錐曲線の補間を行う場合について、第3
図に示すブロック線図にもとづいて説明する。第3図に
示すブロック線図において、NC指令データ(t)が、
NCコント1コーラ(2)に入力される。@XaNCコ
ン(−ローラ(2)の出力は、コントロールデータとし
て、各制御軸毎に設けであるX軸関数発生器(3)、Y
軸関数発生器(4)、Z軸関数発生器(5)にそれぞれ
入力される。一方、同時に前記NCコン1−ローラ(2
)の出力は、別個に設けたクロックパルス発IH器(f
3)に入力する。前記各軸関数発生器(3)、(4)お
よび(5)の出力と、前記クロックパルス発振!(6)
の出力は、前記各軸関数発生器(3)、(4)および(
5)に関連してそれぞれにもうけであるX軸ノ1ウンタ
ー(7)、Y軸カウンター(8)およびZ軸カウンター
(9)に入力される。前記各軸関数発生器(3)、(4
)および(5)は、速度関数 A + B を斗Cs1
n(Dt+ E)、 t= O〜l 、に従って、パル
ス間隔の補数をカウンターに送る。上述する式において
、常数A、B、C,DおよびEは、可変数であり、NC
コントローラにより指定される。前記カウンターでは、
各軸関数発生器から送られてきた数値を、前記クロック
パルス発振器からのクロックパルスに応じてインクリメ
ントし、オーバーフローのときパルスをモーター制御器
(t0)、(It)。
(g) Description of Examples Regarding the interpolation method in the numerical control device according to the present invention, the third section describes the case where the interpolation method in the numerical control device of the present invention is applied to a three-axis milling machine control device for X, Y, and Z axes to interpolate a conic curve.
The explanation will be based on the block diagram shown in the figure. In the block diagram shown in FIG. 3, NC command data (t) is
Input to NC control 1 chorus (2). @XaNC controller (-The output of the roller (2) is used as control data for the X-axis function generator (3) and Y
These are input to an axis function generator (4) and a Z-axis function generator (5), respectively. On the other hand, at the same time, the NC controller 1-roller (2
) is output from a clock pulse generator IH (f
3) Enter. The outputs of the respective axis function generators (3), (4) and (5) and the clock pulse oscillation! (6)
The output of each axis function generator (3), (4) and (
In connection with step 5), the respective profits are input to the X-axis counter (7), Y-axis counter (8) and Z-axis counter (9). Each axis function generator (3), (4
) and (5) define the velocity function A + B as Cs1
Send the complement of the pulse interval to the counter according to n(Dt+E), t=O~l. In the above formula, constants A, B, C, D and E are variable numbers, and NC
Specified by the controller. At the counter,
The numerical value sent from each axis function generator is incremented according to the clock pulse from the clock pulse oscillator, and when an overflow occurs, the pulse is sent to the motor controller (t0), (It).

(t2)に送り、次のデータを前記各軸関数発生器より
受取るようになっている。前記NCコントローラ(2)
は、入力されるNC指令データ(t)に応じて、上記速
度関数の常数を各軸ごとに求め、各軸関数発生器に送る
とともにクロックパルス発振器の周波数も制御している
(t2), and the next data is received from each axis function generator. Said NC controller (2)
determines the constant of the speed function for each axis in accordance with the input NC command data (t), sends it to each axis function generator, and also controls the frequency of the clock pulse oscillator.

(hl)本発明の効果 この発明は、上述する具体的な構成において、簡単な関
数発生装置により、任意の自由曲線を滑らかに補間する
ことができる。また、NC指令データは、座標値と方向
余弦の指定で十分であるから、NC指令データの作成コ
ストお、よび情報伝達コストを大幅に削減することがで
き1、二の種の数値制@装置においてきわめで有利なも
のであるといえる。
(hl) Effects of the Present Invention According to the present invention, in the above-described specific configuration, an arbitrary free curve can be smoothly interpolated using a simple function generator. In addition, since it is sufficient to specify coordinate values and direction cosine for NC command data, the cost of creating NC command data and the cost of information transmission can be significantly reduced. It can be said that this is extremely advantageous.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、3軸空間における始点P。から終点P1まで
の補間曲線の態様を例示的に示す座標図、第2図A−C
は、第1図における始点P0から終点P1までを滑らか
に補間するときの速度曲線を示す座標図、 第3図は、3軸フライス盤制御装置に対する適用例を示
すブロック線図である。 (t)・・・・・・・・・・・・・・・・・・NC指令
データ(2)・・・・・・・・・・・・・・・・・・N
Cコントローラ(3)〜(5)・・・・・・・・・関数
発生器(6)・・・・・・・・・・・・・・・・・・ク
ロックパルス発振器(7)〜(9)・・・・・・・・・
カウンター(lO)〜(t2)・・・・・・・・・モー
タ制御器特許出願人 株式会社協和ノ1ムエンジニアリ
ング代理人新 実 健 部(外1名) 第2図 ・  Q + 1 i 寸−11−す:″″
Figure 1 shows a starting point P in three-axis space. Coordinate diagram illustrating the aspect of the interpolation curve from to the end point P1, FIG. 2 A-C
is a coordinate diagram showing a speed curve when smoothly interpolating from the starting point P0 to the ending point P1 in FIG. 1. FIG. 3 is a block diagram showing an example of application to a three-axis milling machine control device. (t)・・・・・・・・・・・・・・・NC command data (2)・・・・・・・・・・・・・・・N
C controller (3) to (5)...Function generator (6)...Clock pulse oscillator (7) to ( 9)・・・・・・・・・
Counter (lO) ~ (t2)...Motor controller patent applicant Kyowa No. 1 Engineering Co., Ltd. Agent Ken Shinji (1 other person) Fig. 2 Q + 1 i dimension -11-S:″″

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 仮想パラメータとして時間軸(t)を設定し、制御する
べき複数の制御軸(X)、(Y)、(Z)・・・に対し
、該各制御軸毎に前記時間軸(t)との間の補間式を、
X=Fx(t)、Y=Fy(t)、Z=Fz(t)・・
・により導びき、前記各制御軸毎にそれぞれ関数発生器
を設け、あらかじめ設定された時間間隔で各制御軸を制
御して軸間の同期をとるようにしたことを特徴とする数
値制御装置における補間方法。
A time axis (t) is set as a virtual parameter, and the relationship between the time axis (t) and the plurality of control axes (X), (Y), (Z), etc. to be controlled is determined for each control axis. The interpolation formula between
X=Fx(t), Y=Fy(t), Z=Fz(t)...
- In a numerical control device characterized in that a function generator is provided for each of the control axes, and each control axis is controlled at preset time intervals to achieve synchronization between the axes. Interpolation method.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5218549A (en) * 1989-06-20 1993-06-08 Fanuc Ltd. Axis control system for numerical control apparatus
US8364288B2 (en) 2009-12-04 2013-01-29 Industrial Technology Research Institute Apparatus and method of synchronizing and interpolating axes of multi-system

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5322225A (en) * 1976-08-10 1978-03-01 Kenichi Kimura Automatic transmission shifting mechanism

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