JPS63206806A - Ｎｃ制御装置の先行精度補償方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、ＮＣ工作機械、特に三次元自由曲面を加工す
る金型加工機等についての先行精度補償方法に関する。

〈従来の技術と問題点〉 ＮＣ工作機械においては、ＮＣ制御送り系にて遅れ要素
があり、常にＮＣ指令に対して一定の遅れをもって連動
が行なわれろ。例又は、円弧の切削を行なう場合、実際
の工具経路はこの遅れのためＮＣ指令による円弧に対し
て第８図の如く半径方向に誤差をもち、高速になる程Ｎ
Ｃ指令円Ｃに対して内側に大きくΔＲだけ喰い込み加工
円Ｗの誤差が大きくなる。そして、この誤差となる半径
減少量ΔＲは次式にて求められることが知られている。

ΔＲ−±（Ｔ２＋ＴＰ′）（−！−）２２Ｒ９６０ ここで、ＴＳはスムージング回路時定数、ＴＰはサーボ
系位置ループ時定数、 Ｒは指令半径、 Ｆは送り速度である。

この式から判明するように、半径減少量ΔＲは、送り速
度Ｆの２乗に比例するという関係から、許容誤差ΔＲを
決めたとき半径Ｒでの許容最大速度Ｆを求め、許容誤差
を過ぎる大きさの送り速度を指令する場合、この許容最
大送り速度をクランプするという方法によれば許容誤差
ΔＲ内の加工精度が得られる。すなわち、送り速度を大
きくしないという措置にて加工精度を得ていた。

しかしながら、この送り速度を制限するという切削方法
では、高速切削ができない場合も生じ、積極的に加工精
度を向上させるというものではない。

更に金型加工でよ（生ずる微小直線を組み合せた自由曲
面の移動指令による切削でも同様な不具合がある。そし
て、この場合、単に円弧の半径を補正するやり方では、
径の異なる円の継ぎ目や直線とのつなぎ目に誤差が生じ
る。このことは、円弧のつなぎ目で単純に補正経路を新
しい円弧のものに変えると、サーボ系の遅れのため現実
に継目に達せず、よヮて新しい補正経路では瞑った方向
に補正されることになるからである。

そこで、本発明は、上述の問題点に鑑み高速加工であっ
ても加工精度を向上させると共に、継ぎ目加工も連続し
て好適に行なうようにしたＮＣ制御装置の先行精度補償
方法を提供する。

〈問題点を解決するための手段〉 上述の目的を達成する本発明は、加工プログラムのＮＣ
指令を先行するブロックについて先読みし、この先読み
したＮＣ指令に基づく移動経路のうち異なる曲率の部分
を分割して、各々の異なる曲率につき近似円の中心と半
径を求め、近似円の継目部分では遅れに相当する長さだ
け先まで現在の近似円の補正経路を伸ばし、継目以後は
新しい近似円の補正経路について遅れに相当する長さだ
け先の点から始めるようにしたことを特徴とする。

く作　　　用〉 切削に当って予め誤差量が加味された指令値にて制御系
が動かされるため、正確な軌跡を辿ることができる。ま
た、継目部分では遅れに相当して現在の補正経路を維持
し、その浸析たな経路に変更するので、機械の動きとし
ては無理がない。

く実　施　例〉 ここで、第１図、第７図を参照して本発明の詳細な説明
する。第１図において、破線で示す円の切削をする場合
ＮＣ指令を予め多数の先行ブロックについて先読みし、
形状を判定して遅れ要素による半径減少量を予測して、
半径の大きな移動指令を出すものである。この場合、半
径減少後の半径寸法が指令半径となるよう補正量ΔＭを
求める。この補正量は次式で求められる。

ｔ′Ｍ　”　２　（Ｒ＋ΔＭ）（Ｔ、”＋ＴＰ２）　（
ｉ）すなわち、第１図に示す６Ｍの補正量だけ大きなＮ
Ｃ指令を出して実際の動きが破線で示す円になるように
している。

なお、立上り及び停止時は補間後の微小ブロックの各々
についてその速度を求めたうえで、上述の６Ｍの計算を
行なうものである。

実際には、加減速パターン、速度、加工半径によって微
小な差が生じるため、上記式に補正係数Ｃ１を乗じてい
る。

ここで、−具体例を説明するに、半径３０閣の円を加工
する場合、スムージング時定数Ｔ、　＝　０．０４　ｓ
ｅｃ、位置ループ時定数′ｒＰ＝　０．０５　ｓｅｃ。

加減速パターン直線形Ａ＝１、送り速度Ｆ６０００ｍｍ
　／　１ａｉｎとして、補正無しの場合は半径３０ｍ１
が０．６８３ｍ小さくなるのに対し、補正により全く小
さくならない。

第２図は、この誤差量を予め補正した補正指令値に直し
て半径減少後の寸法が指令半径になるようにした精度補
償を前提として、曲率の変る継目についての方法の一例
を示す。

第２図は円弧に直線を継ぎ足す場合を示している。継目
の点Ｂに機械（工具）がきたとき、補正指令は遅れへ分
だけ先の点Ａ１点にある。

ついで、直線移動をさせるために指令をへ点までジャン
プさせ、指令の直線上に補正指令値を移すことになる。

また、第４図に示すように８字のカーブを描くような円
弧とおしの継ぎ足しの場合には、機械が継目の点Ｂに来
たとき補正指令値が遅れ分へだけ先の点へにある。した
がって、この点から新しい円の動きにするためには、指
令をへ点にジャンプさせ新しい円の補正指令値を出して
いくものである。遅れを加味した補正指令値は不連続で
あるが、機械の実際の動きはスムーズとなる。

補正指令値を遅れを予定せず曲率の変化点の部分にて現
在の円から新円にジャンプさせた場合の状態を第３図に
示す。この場合遅れ八を加味していない指令値のジャン
プによって破線のように誤差が生ずる。

こうして、曲率の変る継目では、遅れに相当する長さま
で先まで現在の指令半径となる補正経路を維持させ、継
目以後につき新たな補正経路に乗りかえることにより、
継目が誤差なく円滑に形成されろ。

第５図は曲率が連続して変化する曲面について例示した
ものである。曲率が連続的に変化する場合でも、先読み
した指令経路を曲率の略同じ部分について近似円を求め
、その補正指令値を求めろ。そして、これを繰返えすこ
とにより、連続変化する曲率に対処することができる。

機械定数、加減速パターン、速度、半径等にて生ずる誤
差は、補正係数Ｃｂを乗じている。

ここで、３点を通る円のｘｙ平面におけろ計算例として
は、第６図に示すように点１（”ＨＹ、）　ＮＡ２（ｘ
２ｙ２）、点３（ｘ３ｙ、）とした場合、この３点を通
る円の中心（Ｘｃ、ｙｏ）及び半径ｄは次式で与えられ
る。

ｄ　＝　２　　（ｘ−ｘ。）　＋（ｙ−ｙｃ）上式中、
Ａ、Ｂは次式で示される。

Ａ＝杏［：　ｘ２．十ｙ　’、−（ｘ：＋　ｙ　：）　
］Ｂ＝香〔χτ＋ｙ’、−（ｘ二十ｙ；）〕このような
計算により完全な円とならない加工形状についても曲率
を得ることができ、近似円を求めろことができる。

第７図は高速高精度金型加工装置の概略を　４示してい
る。第７図にて、１はホストコンピュータで加工プログ
ラム指令が出力される。

この加工プログラム指令は、先行情報補間装置２に入力
され、ここではホストコンピュータ１からの加工情報に
より、補正値を加えた経路を演算し、微小移動指令に変
換してＮＣ装置３に指令するものである。ＮＣ装置３は
微小移動指令を高速に実行できる高速リモートバッファ
を備えている。４は金型加工機である。

上述においてＮＣＶｔ＠３や高速リモートバッファは必
須のものでなく、全演算を１つのミニコンピユータにて
実施させろことも可能である。

〈発明の効果〉 以上実施例にて説明したように本発明によれば、高速切
削が可能でしかも切削精度を飛躍的に高くすることがで
き、また、継目の形成がスムーズにできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の実施例を示す原理説明図、第２図
は円と直線との継目の説明図、第３図は誤差が生ずる場
合の継目の説明図、第４図はＳカーブの場合の継目の説
明図、第５図は曲率が連続して変化する場合の説明図、
第６図は３点を通る円の計算のための説明図、第７図は
高速高精度金型加工装置の構成図、第８図は従来例の説
明図である。 図　　　　　中、 ΔＭは半径補正量、 Ａ、は補正経路の終点、 Ａ２は新補正経路の始点、 １１図 第４図 箔　５　図 第　６　図 手続補正書 昭和６２年４月１日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　加工プログラムのＮＣ指令を先行するブロックについ
   て先読みし、この先読みしたＮＣ指令に基づく移動経路
   のうち異なる曲率の部分を分割して、各々の異なる曲率
   につき近似円の中心と半径を求め、近似円の継目部分で
   は遅れに相当する長さだけ先まで現在の近似円の補正経
   路を伸ばし、継目以後は新しい近似円の補正経路につい
   て遅れに相当する長さだけ先の点から始めるようにした
   ＮＣ制御装置の先行精度補償方法。