KR100495342B1

KR100495342B1 - 공작기계의 수치제어 처리방법 및 수치제어 시스템

Info

Publication number: KR100495342B1
Application number: KR10-2002-7007529A
Authority: KR
Inventors: 다나카타카히사; 미즈타니가즈오
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 1999-12-17
Filing date: 1999-12-17
Publication date: 2005-06-14
Also published as: US6731090B1; DE19983984T1; GB2369456A; WO2001044882A1; TW442353B; GB0206375D0; KR20020063218A; JP4142872B2

Abstract

수치제어장치용의 가공프로그램 또는 가공데이터에서 산출된 이동지령을 수치제어장치(100)의 외부에서 수치제어장치(100)내부의 서보제어부(103)에서 직접적으로 입력해서 공작기계를 제어하는 수치제어 시스템으로, 가공프로그램 또는 가공데이터를 해석하는 해석수단(111)과 해석수단(111)의 출력정보 및 절삭조건을 기초로 각 축에 대해 서보제어부의 위치제어주기로 보간연산을 하는 보간수단(112)을 수치제어장치(100)의 외부에 구비하고, 보간수단(112)에서 미리 작성된 바이너리형식의 이동지령을 수치제어장치(100)의 서보제어부(103)에 직접적으로 입력해서 공작기계를 제어한다.

Description

공작기계의 수치제어 처리방법 및 수치제어 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR NUMERICAL CONTROL OF MACHINE TOOL}

본 발명은 공작기계의 수치제어 처리방법 및 수치제어 시스템에 관한 것이다.

제품형상의 복잡화나 고정밀도화에 따라, 공작기계용 수치제어장치의 가공프로그램을 효율적으로 작성하기 위해 CAD(Computer Aided Design) 시스템이나 CAM (Computer Aided Manufacturing) 시스템의 사용빈도가 높아져 있다. CAD/CAM 시스템으로 작성된 가공프로그램에는 곡면 등의 부분에 이동량이 수밀리미터 이하의 짧은 지령블록이 연속되도록 배치되어 있을 때가 있다.

종래의 일반적인 수치제어장치에서는 지령정보를 1블록 판독할 때마다, 가공프로그램 해석처리부에서 그 블록에서 지령되어 있는 프로그램의 내용을 해석하고 기계제어부에서 보간연산, 가감속처리를 실시해서 기계가동부를 제어하고 있다.

통상의 가공프로그램이면 수치제어장치는 가공프로그램 해석처리부에서 프로그램을 선행해석하고, 그 해석결과가 데이터버퍼에 저장되는 상태가 유지되나, 이동량이 수밀리미터 이하의 짧은 지령블록이 연속되는 가공프로그램에서는 기계제어부에서의 각 지령블록의 실행이 가공프로그램 해석처리부에서의 프로그램 해석처리보다도 빨라지고, 이 결과 데이터버퍼 내의 데이터를 계속 소비해 버리는 현상이 발생하며, 데이터버퍼 내의 데이터가 비워지게 된다.

상술한 바와 같이 직전의 지령블록이 짧아서 단시간에 실행된 경우에는 다음의 지령을 따라 잡지 못하는 일이 있고, 수치제어장치에서의 프로그램 해석처리가 늦어지면 블록과 블록 사이에서 공구의 이송이 일시 정지해 버리고, 커터 마크(cutter mark)가 제품에 붙어 제품품질의 악화를 초래한다. 또, 사이클 타임이 연장되는 등 생산효율 면에도 악영향을 미친다.

블록과 블록 사이에서, 공구의 이송이 일시정지 하지 않게 하기 위해서는, 종래의 수치제어장치에서는 수치제어장치의 프로그램 해석능력에 따라 이송속도를 내려야 하며 공작기계 측의 고속가공성능이 살려지지 않는다.

이러한 문제점을 해결하는 것으로서 일본국 특개소 63-26707호 공보에 개시되어 있는 바와 같은 수치제어(NC) 시스템이 제안되어 있다. 이 수치제어 시스템을 도 13을 참조해서 설명한다. 이 수치제어 시스템은 수치제어장치(10)와, 수치제어장치(10)와 분리 또는 부속설비되는 NC 가공데이터 저장용의 버퍼메모리수단(12)과, 가공프로그램을 공급하는 가공프로그램 공급장치(14)와, 가공프로그램 공급장치(14)에서 공급되는 NC 가공프로그램으로부터 고속가공지령에 따라 소정의 NC 가공데이터를 고속 NC 가공용의 가공데이터로 연산ㆍ변환하는 고속 NC 가공데이터작성장치(16)와, 수치제어장치(10)로부터의 NC 가공지령 데이터에 따라 작동제어되는 구동모터군(18)을 구비하고 있다.

가공프로그램 공급장치(14)와 고속 NC 데이터 작성장치(16)는 인터페이스 수단(20)에 의해 결합되어 있고, 마찬가지로 고속 NC 데이터 작성장치(16)와 버퍼메모리수단(12) 사이도 같은 인터페이스 수단(22)에 의해 결합되어 있다.

고속 NC 데이터 작성장치(16)는 도 14에 표시된 바와 같이, 데이터 수신부 (24)와, 고속 NC 데이터 처리부(26)와 데이터 송신부(28)를 가지고 있다.

가공프로그램 공급장치(14)로부터 공급되는 가공프로그램은 통상 또는 표준의 속도모드로 NC 가공을 실행할 NC 가공지령과 고속모드로 NC 가공을 실행할 NC 가공지령의 양자를 포함하고 있고, 고속가공지령을 포함한 NC 가공프로그램이 고속 NC 데이터작성장치(16)의 데이터수신부(24)에 공급되면 고속 NC 데이터작성장치(16)는 고속 NC 데이터처리부(26)를 경유해서 또는 고속 NC 데이터처리부(26)를 바이패스해서 NC 지령데이터를 데이터송신부(28)에 송신할 때, 고속코드의 경우에는 NC 지령데이터는 고속 NC 데이터처리부(26)에서 보간연산이 되어 수치제어장치(10)내의 서보제어부에 직접 공급가능한 바이너리 데이터의 이동지령 데이터로 연산ㆍ변환된다.

고속 NC 데이터 작성장치(16)는 수치제어장치(10)내의 서보기구에 직송할 수 있는 데이터를 수치제어장치(10)와는 다른 연산처리수단으로 미리 높은 속도로 작성하는 것으로, 이 시스템은, 수치제어장치(10)에 의한 보간연산처리를 모두 생략할 수 있도록 한 수치제어 시스템이다. 이로 인해 자동가공의 고능률화를 도모할 수가 있다.

그러나, 상술한 수치제어 시스템이라도 이동량이 짧은 지령블록이 연속하는 가공프로그램에서는 충분한 가공정밀도를 유지해서 목적으로 하는 공구의 이송속도, 또는 워크의 회전속도를 얻을 수 없는 경우가 있고, 공작기계의 가공속도의 더 한층의 고속화의 대응에 한계가 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위해 된 것으로, 이동량이 짧은 지령블록이 연속되는 가공프로그램의 실행에서 공작기계의 가공속도의 더 한층의 고속화에 대응할 수 있는 수치제어 처리방법 및 수치제어 시스템을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

(발명의 개시)

본 발명은 수치제어장치용의 가공프로그램 또는 가공데이터에서 산출된 이동지령을 수치제어장치 외부에서 수치제어장치 내부의 서보제어부에 직접적으로 입력해서 공작기계를 제어하는 수치제어 시스템으로서 가공프로그램 또는 가공데이터를 해석하고, 수치제어장치의 외부에 구비된 해석수단과, 당해 해석수단의 출력정보 및 절삭조건을 기초로 각 축에 대하여 상기 수치제어장치의 외부에 구비된 보간수단과 상기 보간수단에서 미리 작성된 바이너리형식의 이동지령을 상기 서보제어부에 직접적으로 입력해서 공작기계를 제어하는 수치제어 시스템을 제공할 수 있다.

따라서, 수치제어장치 외부에서 수치제어장치의 기계제어 주기보다 짧은 서보시스템의 위치제어주기로 보간할 수가 있고, 이동량이 짧은 지령블록이 연속하는 가공프로그램의 실행에서 공작기계측의 가공속도의 더 한층의 고속화에 대응할 수 있다.

본 발명은 또 상기 보간수단에서 출력된 보간데이터에 가감속처리를 해서 단위시간당의 속도정보를 미리 생성하고, 상기 수치제어장치의 외부에 구비된 속도정보 생성수단을 구비하고, 상기 제어수단은 상기 속도정보 생성수단에서 미리 작성된 속도정보를 포함하는 바이너리형식의 이동지령을 상기 서보제어부에 직접적으로 입력해서 공작기계를 제어하는 수치제어 시스템을 제공할 수 있다.

따라서, 가공프로그램의 해석처리뿐만 아니라, 가감속처리도 미리 수치제어장치 외부에서 연산함으로써 수치제어장치의 부하가 더욱 경감되고, 고속이며, 또한 고정밀도의 가공이 가능해진다.

본 발명은 또 상기 속도정보 생성수단에서 출력된 데이터에 서보계의 지연을 흡수하는 피드 포워드수단을 수치제어장치 외부에 구비하고, 상기 피드 포워드수단에 의해 미리 작성된 바이너리형식의 이동지령을 수치제어장치 내부의 서보제어부에 직접적으로 입력해서 공작기계를 제어하는 수치제어 시스템을 제공할 수가 있다.

따라서, 가공프로그램의 해석처리 및 가감속처리뿐만 아니라, 피드포워드처리를 미리 수치제어장치 외부에서 실시함으로써 수치제어장치의 부하가 더욱 경감되고, 고속이며, 또 고정밀도의 가공이 가능해진다.

본 발명은 또 바이너리형식의 이동지령과, 바이너리 데이터에 부수되는 절삭조건 및 그 기본이 되는 수치제어용 가공프로그램 또는 가공데이터를 데이터베이스화해서 기억하는 데이터베이스 기억장치와, 상기 데이터베이스 기억장치를 관리하는 데이터베이스 관리수단을 갖는 데이터베이스장치가 수치제어장치의 외부에 수치 제어장치와 데이터통신 가능하게 설치되어 있는 수치제어 시스템을 제공할 수가 있다.

따라서, 바이너리 데이터 및 바이너리 데이터를 작성하는 기초가 된 CAD 데이터 및 절삭조건을 데이터베이스화 해서 관리할 수 있고, 설계변경에 의한 형상의 변화에 대해 CAD 데이터의 입력만으로 이전까지의 절삭조건에서 바이너리 데이터를 작성할 수가 있으며, 가공시스템의 생산효율을 향상시킬 수 있다.

또, 본 발명은 수치제어장치용의 가공프로그램 또는 가공데이터로부터 산출된 이동지령을 수치제어장치 외부에서 수치제어장치 내부의 서보제어부에 직접적으로 입력해서 공작기계를 제어하기 위한 수치제어 처리방법으로 수치제어장치의 외부에서 가공프로그램 또는 가공데이터를 해석하는 동시에 해석정보 및 절삭조건을 기초로 각 축에 대해 서보제어부의 위치제어주기로 보간연산을 가공에 앞서 사전에 실시하고, 보간연산에 의해 미리 작성된 바이너리형식의 이동지령을 수치제어장치 내부의 서보제어부에 직접적으로 입력해서 공작기계를 제어하는 수치제어 처리방법을 제공할 수가 있다.

따라서, 수치제어장치 외부에서 수치제어장치의 기계제어주기 보다 짧은 서보시스템의 위치제어주기로 사전에 보간할 수가 있고, 이동량이 짧은 지령블록이 연속하는 가공프로그램의 실행에 있어서, 공작기계의 가공속도의 보다 나은 고속화에 대응할 수가 있다.

본 발명은 또 수치제어장치 외부에서 보간데이터로 가감속처리를 해서 단위 시간당의 속도정보를 가공에 앞서서 사전에 생성하는 동시에 이 속도정보를 포함한 바이너리형식의 이동지령을 가공에 앞서서 사전에 작성해서 수치제어장치 내부의 서보제어부에 직접적으로 입력해서 공작기계를 제어하는 수치제어 처리방법을 제공할 수가 있다.

따라서, 가공프로그램의 해석처리뿐만 아니라, 가감속처리도 사전에 수치제어장치 외부에서 연산함으로써 수치제어장치의 부하를 더욱 경감할 수 있고, 고속이며, 또 고정밀도의 가공이 가능하게 된다.

본 발명은 또 이동지령에 서보계의 지연을 흡수하는 피드포워드 보상의 연산을 수치제어장치 외부에서 가공에 앞서서 사전에 실시하고, 피드포워드 보상된 바이너리형식의 이동지령을 수치제어장치 내부의 서보제어부에 직접적으로 입력해서 공작기계를 제어하는 것을 특징으로 하는 수치제어 처리방법을 제공할 수가 있다.

따라서, 가공프로그램의 해석처리 및 가감속처리뿐만 아니라, 피드포워드 처리를 사전에 수치제어장치 외부에서 실시하고, 수치제어장치의 부하를 또다시 경감할 수 있으며, 고속이고, 또 고정밀도의 가공이 가능해진다.

본 발명은, 다시 바이너리형식의 이동지령과 바이너리 데이터에 부수한 절삭조건 및 그 기초가 되는 NC 장치용 가공프로그램 또는 가공데이터를 수치제어장치 외부에서 데이터 베이스화해서 기억하고 데이터 베이스의 데이터를 수치제어장치 내의 서보제어부에 직접적으로 입력해서 공작기계를 제어하는 수치제어 처리방법을 제공할 수가 있다.

따라서, 바이너리 데이터 및 바이너리 데이터를 작성하는 기초가 된 CAD 데이터 및 절삭조건을 데이터베이스화 해서 관리할 수 있고, 설계변경에 의한 형상의 변화에 대해 CAD 데이터의 입력만으로 이전까지의 절삭조건에서 바이너리 데이터를 작성할 수가 있으며, 가공시스템의 생산효율을 향상할 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 수치제어 시스템의 하나의 실시예를 표시하는 블록도.

도 2는 본 발명에 의한 수치제어 시스템에서의 바이너리 데이터 변환처리를 표시하는 플로차트.

도 3은 본 발명에 의한 수치제어 시스템에서의 바이너리 데이터판독에 대응한 해석처리를 표시하는 플로차트.

도 4는 본 발명에 의한 수치제어 시스템에서의 바이너리 데이터 판독처리의 플로차트.

도 5는 본 발명에 의한 수치제어 시스템에서의 바이너리 데이터에 대응한 기계제어처리의 플로차트.

도 6은 본 발명에 의한 수치제어 시스템에 사용되는 도면 데이터 포맷예를 표시하는 설명도.

도 7은 보간연산처리예를 표시하는 그래프.

도 8은 피드포워드 수단의 내부구성을 표시하는 블록도.

도 9는 본 발명에 의한 수치제어 시스템에서의 사용되는 바이너리 데이터의 구성(데이터 포맷)을 표시하는 설명도.

도 10은 축 지정 플래그의 구성예를 표시하는 설명도.

도 11은 본 발명에 의한 수치제어 시스템에서 사용되는 가공프로그램 예를 표시하는 설명도.

도 12는 본 발명에 의한 수치제어 시스템에서의 데이터 베이스장치의 데이터 베이스 구성을 표시하는 설명도.

도 13은 종래예를 표시하는 블록도.

도 14는 종래예인 고속 NC 데이터 작성장치의 내부구성을 표시하는 블록도.

(발명을 실시하기 위한 최적의 형태)

본 발명을 보다 상세히 논술하기 위해, 첨부한 도면에 따라 이를 설명한다. 도 1은 본 발명에 의한 수치제어 시스템의 한 실시예를 표시하고 있다. 수치제어 시스템을 수치제어장치(100)와, 바이너리 데이터작성장치(110)와, 데이터베이스장치(120)를 가지고 있다. 수치제어장치(100)에는 NC 가공지령 데이터에 따라 작동 제어되는 각 축의 서보모터(150a),(150b),(150c)가 접속되어 있다.

바이너리 데이터작성장치(110)에는 인터페이스 수단(200),(201)에 의해 CAD 데이터의 작성편집을 해서 일반적인 포맷에 따른 CAD 데이터를 출력하는 CAD 시스템(130)과 절삭조건을 입력하는 절삭조건 입력수단(140)이 접속되어 있고, 바이너리 작성장치(110)를 CAD 시스템(130)에서 출력된 CAD 데이터로부터 고속가공용의 데이터로 연산 및 변환을 한다. 바이너리 데이터작성장치(110)와 데이터베이스장치(120)는 인터페이스 수단(202)에 의해 접속되어 있다. 데이터베이스장치(120)는 바이너리 데이터작성장치(110)에서 작성된 데이터를 저장하는 것이고 인터페이스 수단(203)에 의해 수치제어장치를 저장하는 것이며, 인터페이스 수단(203)에 의해 수치제어장치(100)가 접속되어 있다.

바이너리 데이터작성장치(110)는 CAD 시스템(130)으로부터의 CAD 데이터를 해석하는 가공데이터 해석수단(111)과 서보시스템의 위치제어주기마다에 보간연산을 하는 보간수단(112)과, 보간수단(112)의 출력결과에 가감속처리를 해서 단위시간 당 속도 정보를 미리 생성하는 가감속수단(속도정보 생성수단)(113)과, 가감속수단(113)이 출력결과에 서보계의 지연을 흡수하는 피드포워드 보상을 하는 피드포워드수단(114)에 의해 구성된다.

데이터베이스장치(120)는 데이터베이스 관리수단(121)과 기억장치(외부기억장치)(122)를 가지고 있으며, 바이너리 데이터작성장치(110)에서 작성된 데이터를 데이터베이스 관리수단(121)의 작용에 의해 기억장치(122)에 저장한다. 즉, 데이터베이스장치(120)는 바이너리형식의 이동지령과 바이너리 데이터에 부수하는 절삭조건 및 그 기본이 되는 NC 장치용 가공프로그램 또는 가공데이터를 수치제어장치 외부에서 데이터베이스화 해서 기억하는 것이고, 데이터베이스의 데이터를 수치제어장치(100) 내부의 서보제어부(103)에 직접적으로 부여할 수 있는 구조로 되어 있다.

수치제어장치(100)는 데이터베이스장치(120)로부터의 출력데이터를 인터페이스 수단(203)을 통해서 메모리에 축적하는 버퍼메모리수단(101)과, 버퍼메모리수단 (101) 내의 데이터를 관리하면서 다음 처리로 보내는 기계제어부(102)와, 기계제어부(102)에서 인도된 데이터에 따라 서보시스템을 컨트롤하는 서보제어부(103)에 의해 구성된다. 또, 수치제어장치(100)는 통상의 가공프로그램 해석처리수단(104)을 구비할 수도 있다.

통상의 가공에서는 가공프로그램 해석처리 기계제어처리, 서보제어처리가 순서대로 실시되어 모터의 서보제어가 실시되나. 상술한 바와 같은 구성에 의한 수치제어 시스템에서는 바이너리 데이터작성장치(110)로 생성된 바이너리 데이터를 데이터베이스장치(120)로부터 수치제어장치(100) 내부의 버퍼메모리수단(101), 기계제어부(102)를 통해서 서보제어부(103)에 직접적으로 보내어 서보모터(150a), (150b), (150c)의 서보제어를 할 수가 있다.

다음, 본 발명에 의한 수치제어 시스템의 동작 및 수지제어 처리방법에 대해 도 2 ~ 도 12를 참조해서 설명한다.

바이너리 데이터작성장치(110)는 2차원의 CAD 시스템의 출력포맷으로서 도 6에 표시된 바와 같은 일반적인 DXF형식 파일 등의 CAD 데이터가 입력되면 도 2에 표시한 바이너리 데이터 생성처리를 하고, 데이터베이스장치(120)에 이동지령을 보관한다.

바이너리 데이터 작성장치(110)는, CAD 데이터를 입력하고(스텝 ST1) 절삭조건 입력수단(140)으로부터의 절삭조건의 입력 유무를 체크한다(스텝 ST2), 절삭조건의 입력이 있으면, CAD 데이터와 관련지어서 절삭조건을 데이터 베이스장치(120)에 기록하고(스텝 ST3), 이에 대해 절삭조건의 입력이 없다고 판단하면 데이터 베이스장치(120)에서 CAD 데이터와 관련하는 디폴트 절삭조건을 판독한다(스텝 ST4).

다음 도 6에 표시되어 있는 바와 같은 DXF형식으로 기술된 CAD 데이터에 모순이 없는지 체크하면서 주로 CAD 데이터 중의 ENTIES섹션의 형상데이터를 인출하고, 시점 및 종점의 데이터군을 보간수단(112)에 인도한다(스텝 ST5).

그리고 인출된 도형의 형상데이터와 주축의 회전속도, 공구의 이송속도등의 절삭조건을 기초로 보간연산처리를 한다(스텝 ST6).

보간연산처리는 보간의 타입이나 좌표계의 설정에 의해 여러가지 연산이 적용된다. 여기서는 CAD 데이터로부터 시점과 종점이 부여되고, 이 2점간을 직선으로 연결하는 경우의 보간연산예를 도 7에 표시한다. 이 경우, CAD 데이터로부터 시점 S와 종점 D, 절삭조건으로서 공구의 이송속도가 부여되고, CAD 데이터의 월드좌표계 원점을 프로그램 원점으로 취급하는 것으로 한다.

보간연산처리는 도 7에 표시된 바와 같이 시점 S와 종점 D를 연결한 직선과 부여된 공구의 이송속도로부터 제어부(103)의 위치제어주기(예를 들면 1/4500ms)당의 이동량 F△T를 반경치로 한 원과의 교점을 구함으로써 얻어진다.

시점 S(Xs, Ys)과 종점 D(Xd, Yd)의 2점을 통하는 직선은 다음식 (1)로 표시할 수가 있다.

Y - Ys = (Yd - Ys / Xd - Xs) (X-Xs) …(1)

또 가공개시점(Xs, Ys)로부터 이동량 F△T만큼 진행한 위치는 다음식 (2)으로 표시할 수가 있다.

(X - Xs)²+ (Y - Ys)²= F△T² …(2)

(1)식과 (2)식에서 두개의 답 P1, P2가 결정되나 선분 SD상에 있고, 또 S → D의 방향과 P1 → P2 또는 P2 → P1의 방향이 일치하는 종점을 보간점 Pa로 한다. 다음의 보간점 Pb는 마찬가지로 보간점 Pa를 중심으로 한 반경 F△T의 원과 직선과의 교점에 의해 구한다. 도형의 보간점의 해석이 종료된 후 각 축에 대한 속도지령 펄스로서 분배를 한다.

그후, 지금 구한 보간점을 원의 중심으로 하고, 다음의 보간점을 구하며, 이를 종점좌표를 초과할 때까지 계속한다.

다음에 가감속수단(113)에서는 각 축에 분배된 속도지령 펄스를 입력으로 하여 속도지령 내용에 변동이 있으면, 이 속도지령 펄스에 가감속처리를 한다(스텝 ST7). 가감속수단(113)에서 생성된 속도지령 펄스를 기초로 피드포워드수단(114)으로 피드포워드처리를 한다(스텝 ST8).

피드 포워드연산은, 서보계의 추종지연에 의한 형상오차를 적게하기 위해 위치루프에 피드포워드를 거는 것이다.

즉, 위치제어주기마다에 위치지령을 미분하고, 이 미분치에 피드포워드계수를 곱한 값을 지령에 가산해서 출력하는 것이고, 구체적으로는 도 8에 표시된 바와 같은 연산기(114a)에 의해 계산식(3)으로 실시한다.

f = Fdt( 1 / t) (FFgain / PGN) …(3)

계산식(3)층의 Fdt는 가감속처리로 생성된 속도정보가 사용되고, t에는 서보제어부(103)의 위치제어주기가 사용된다. 또, 피드포워드게인 FFgain 및 위치루프게인 PGN은 파라미터에 의해 설정되는 것이다. 또, 도 8에서 1/S는 적분기(114b)이다.

다음에, 스텝 ST1 ~ 스텝 ST8의 결과를 수치제어장치(100)의 서보제어부 (103)와의 통신마다의 2진수 데이터인 바이너리 데이터(도 9참조)로 변환하고(스텝 ST9), 이들을 도 12에 표시된 바와 같이 데이터 베이스장치(120)의 기억장치(122)에 기억한다(스텝 ST10). 이와 같이, 데이터를 데이터 베이스장치(120)의 기억장치(122)에 기억함으로써 바이너리 데이터의 기초가 되는 절삭조건 및 CAD 데이터 등의 관련이 되어 관리가 쉬워진다.

상술한 바이너리 데이터 생성처리는, 가공에 앞서 사정에 실시되고, 데이터 베이스장치(120)에 저장되는 것이다.

데이터 베이스장치(120)는 수치제어장치 외부의 하드디스크등의 기억장치 (122)에 데이터 베이스를 구축한다. 본 실시예에서의 데이터 베이스의 구성예를 도 12에 표시한다. 기억장치(122)의 데이터 베이스에 대한 조작은, 데이터 베이스 관리수단(121)에 의해 실현되고, 수치제어장치(100)등의 데이터 입출력에 대한 기능 및 백업기능 등으로 구성된다.

도 11은 스텝 ST9에서 구해진 바이너리 데이터를 호출하기 위한 가공프로그램이고, 미리 수치제어장치(100)내의 메모리에 입력되어 있다. 이 가공프로그램 내에 기술되어 있는 지령포맷 "G65 P프로그램번호 R1"에 의해 지정된 프로그램번호가 데이터베이스장치(120)의 기억장치(122)에서 판독된 수치제어장치(100)내의 버퍼메모리수단(101)에 저장된다.

하나의 바이너리 데이터파일을 몇 개의 블록으로 분할되고, 순차 도 9에 표시된 바와 같은 데이터 포맷으로 데이터베이스장치(120)의 기억장치(122)에서 수치제어장치(100)의 버퍼메모리수단(101)에 인터페이스 수단(203)을 통해서 기록된다.

도 9에 표시한 데이터 포맷에서는 선두에 바이너리 데이터파일의 총 블록수가 저장되고, 다음의 어드레스에 이번의 통신으로 송신되는 블록수와 송신을 시작하는 블록이 전체의 몇 번째에 해당하는가의 블록번호(선두블록번호)가 저장된다. 여기서 말하는 블록수라는 것은 한번에 실시하는 서보통신단위의 데이터의 덩어리를 표시한다.

다음의 어드레스에는 실제로 서브시스템에 접속되어 있는 어느 축에 지령을 부여하는가를 표시하는 축 지정 플래그가 저장된다. 축 지정 플래그는 도 10에 표시된 바와 같은 비트 단위의 데이터로 되어 있다. 제1축째의 비트 0에서 제16축째의 비트 15까지의 정보를 저장하고, 비트 온인 경우에는 그축에 대한 지령이 존재하는 것을 표시한다. 예를 들면, 비트 0과 비트 2가 온하고 있을 때에는 축 지정의 플래그의 다음에 계속되는 서보통신단위의 지령데이터가 제1축째, 제3축째의 순으로 저장되어 있는 것을 표시한다. 최후로 상술한 것까지의 데이터를 2바이트 단위로 한 것에 1을 가진 데이터의 하위 2바이트를 저장하고, 통신이 정상적으로 실시되어 있는가의 체크를 하는 체크썸이 저장된다.

도 3은 가공프로그램 중에 기술된 지령블록의 해석을 하는 해석처리 플로를 표시하고 있다. 우선, 기계제어부(100)에서 다음 블록해석요구가 있는지의 판별을 하고(스텝 ST11), 다음 블록의 해석요구가 없을 때는 그대로 처리를 종료하며, 이에 대하여 다음 블록의 해석요구가 있는 경우에는 현재 바이너리 데이터로 제어가 실시되고 있는지의 판단을 한다(스텝 ST12).

바이너리 데이터에 의한 제어가 실시되고 있을 때는 바이너리 데이터의 판독처리가 되고(스텝 ST13), 통상의 가공프로그램에 의한 제어가 되고 있을 때에는 다음의 블록을 판독하며(스텝 ST14), 다음의 블록이 바이너리 프로그램을 호출하는 입력코드인가를 조사한다(스텝 ST15). 바이너리 프로그램을 호출하는 입력코드인 경우에는 다음의 블록이 바이너리 모드인 것을 기억하고(스텝 ST16), 바이너리 데이터 판독처리를 한다(스텝 ST17).

이에 대해 바이너리 프로그램 호출요구 이외의 입력코드인 경우에는 통상의 가공프로그램을 해석하는 블록해석처리를 한다(스텝 ST18). 상술한 것까지의 처리가 종료된 단계에서 해석이 완료한 것을 표시하는 플래그를 설정하고(스텝 ST19), 처리를 종료한다. 다음, 도 4를 참조해서 바이너리 프로그램의 판독처리에 대해 설명한다.

우선, 고속처리를 버퍼메모리수단(101)에 빈곳이 존재하는 가를 체크하고(스텝 ST21), 빈곳이 없는 경우에는 기계제어부(102)에서 데이터를 소비할 때까지 처리를 하지 않는 것으로 한다.

버퍼메모리수단(101)에 빈곳이 존재하는 경우에는 판독블록번호를 이전에 판독한 블록번호에서 갱신하고, 다음의 판독인덱스를 취득한다(스텝 ST22). 최초의 판독인 경우에는 블록번호를 1에 초기화하고, 이에 대해 이미 바이너리 데이터판독중의 모드인 경우에는 전번 판독한 계속의 블록번호로 갱신한다.

다음, 갱신한 블록번호를 기초로 인터페이스 수단(203)을 통해서, 도 9에서 표시되어 있는 바와 같은 바이너리 데이터의 입력처리를 한다(스텝 ST23). 입력된 바이너리 데이터는 고속처리용 버퍼메모리수단(101)에 저장된다(스텝 ST24).

다음 버퍼메모리수단(101)에 저장이 끝난 것을 표시하는 블록수를 갱신ㆍ환언하면 바이너리 버퍼카운터를 인클리먼트한다(스텝 ST25). 다음 기계제어부(102)의 처리주기 1회로 서보통신하는 데이터량 × N회분의 데이터가 버퍼메모리수단 (101)에 존재하는지 체크를 한다(스텝 ST16). 이때의 N치는 데이터 베이스장치 (120)의 기억장치(122)에서 수치제어장치(100)내의 버퍼메모리수단(101)에 바이너리 데이터를 저장할 때까지의 소요시간과 바이너리 데이터의 소비시간과의 겹쳐서 결정된다.

데이터 베이스장치(120)와 버퍼메모리수단(101)과의 통신시간이 늦고, 기계제어부(102)에서의 데이터 소비가 빠른 경우에는 N치를 약간 크게 설정한다. 최후에, 현재까지 판독한 블록수를 갱신하고(스텝 ST27), 처리를 마친다.

도 5는 기계제어부(102)에서의 기계제어처리 플로를 표시하고 있다.

우선 블록의 해석이 종료되어 있는가의 체크를 하고(스텝 ST31), 블록의 해석이 종료되어 있지 않을 때는 종료할 때까지 기다리고 종료되어 있는 경우에는 바이너리 프로그램에 의해 기계제어가 실시되어 있는가의 체크를 한다(스텝 ST32). 바이너리 프로그램에 의한 제어가 아니고, 통상이 가공프로그램에 의한 제어의 경우에는 각 축의 대한 단위시간 당 이동량 F△T를 구하는 처리를 하고(스텝 ST33), 구해진 이동량 F△T를 기초로 해서 직선 가감속처리를 하고(스텝 ST34), 그후에 피드포워드처리를 하여(스텝 ST35) 이동량 F△T의 적산치인 절대위치형성으로 데이터 변환한 후에 이를 서보통신 버퍼 내 데이터를 설정하고(스텝 ST36), 서보제어부 (103)에 절대위치 지령을 내는 통신처리를 한다(스텝 ST37).

해석처리에서 바이너리 모드인 것을 기억하고 있는 경우에는 바이너리 프로그램용의 처리를 이행한다. 이 경우에, 서보제어부(103)에 인도하는 바이너리 데이터의 블록번호(데이터 인덱스)를 갱신하고(스텝 ST39), 버퍼메모리수단(101)내의 바이너리 데이터가 종료하였는지를 확인, 즉 버퍼메모리수단(101)이 비워 있는지를 확인한다(스텝 ST40). 버퍼메모리수단(101)이 비워 있지 않은 경우에는 서보통신용의 송신용 버퍼에 바이너리 데이터를 카피(copy)하고(스텝 ST44), 서보통신처리를 한다(스텝 ST45).

이때, 서보제어부(103)와의 사이에서 되는 통신에서는 절대위치지령뿐이 아니라, 절대위치까지의 이동량을 서보제어부(103)의 위치제어주기로 내삽한 이동량도 이송하게 된다.

버퍼메모리수단(101)이 비워 있는 경우에는, 바이너리 프로그램이 종료하였는가의 체크를 하고(스텝 ST41), 바이너리 프로그램이 종료하는 경우에는, 바이너리 모드의 해제를 하고(스텝 ST42), 다음의 블록의 해석요구를 낸다(스텝 ST46). 이에 대해 아직도 바이너리 프로그램의 계속이 존재하는 경우에는 다음의 데이터 버퍼저장선 포인터를 갱신하고(스텝 ST43), 새로운 바이너리 데이터를 판독하기 위해 다음의 블록의 해석요구를 설정하고(스텝 ST46), 해석처리로 바이너리 데이터의 설정을 한다.

이상과 같이 데이터베이스장치(120)로부터 바이너리 데이터가 순차 버퍼메모리수단(101)에 저장되고, 보간연산 및 가감속연산을 하는 기계제어부(102)에서는 바이너리 데이터를 서보시스템에 출력하는 것만으로 거의 처리를 하지 않으므로 수치제어장치(100)의 부하를 경감시킬 수가 있고, 수치제어장치(100)의 처리능력을 향상시킬 수가 있다. 또, 기계제어부(102)의 보간주기보다 짧은 서보시스템의 위치제어주기로 미리 작성된 바이너리 데이터를 사용하기 때문에 고정밀도의 가공이 가능해진다.

또, 피드포워드처리도 미리 수치제어장치 외부에서 연산하므로 수치제어장치 (100)의 부하가 더욱 경감되고, 고속이며, 또 고정밀도의 가공이 가능해진다.

또, 바이너리 데이터 및 바이너리 데이터를 작성하는 기초가 된 CAD 데이터 및 절삭조건을 데이터베이스화 해서 관리함으로써 설계변경에 의한 형상의 변화에 대해 CAD 데이터의 입력만으로 이전까지의 절삭조건에서 바이너리 데이터를 작성할 수 있고, 가공시스템의 생산효율을 향상시킬 수가 있다.

또, 본 실시예에서는, 바이너리 프로그램의 입력코드를 도 11에 표시한 바와 같은 코드를 표시하였으나, 바이너리 프로그램의 입력코드는, 특히 이에 한정되는 것이 아니고, 다른 입력코드를 할당해도 된다. 또 데이터 베이스장치(120)와 수치제어장치(100)의 데이터 포맷에 관해서도 도 9에 표시된 것에 한하는 것은 아니고, 필요에 따라 변경하는 것은 무관하다.

또 도 6에 표시된 바와 같은 면데이터(CAD 데이터)로 한정되는 것은 아니고, 다른 가공프로그램 또는 가공데이터로 변경해도 관계없다.

본 발명에 의한 수치제어 시스템 및 수치제어 처리방법은, 각종의 공작기계의 수치제어에 이용이 가능하다.

Claims

공작기계의 서보계를 제어하는 서보제어부를 갖는 수치제어장치와,

가공프로그램 또는 가공데이터를 해석하고, 수치제어장치의 외부에 구비된 해석수단과,

상기 해석수단의 출력정보 및 절삭조건을 기초로 상기 서보계의 각 축에 대하여 상기 수치제어장치의 서보제어부의 위치제어주기로 보간연산을 행하고, 상기 서보제어부에 직접적으로 입력되는 바이너리 형식의 이동지령을 생성하며, 상기 생성된 이동지령을 상기 수치제어장치에 보내는 상기 수치제어장치의 외부에 구비된 보간수단

을 구비한 것을 특징으로 하는 수치제어 시스템.
제1항에 있어서,

상기 보간수단에서 출력된 보간데이터에 가감속처리를 해서 단위시간 당 속도정보를 미리 생성하는, 상기 수치제어장치의 외부에 구비된 속도정보 생성수단을 더 구비하며,

상기 이동지령은 상기 속도정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 수치제어 시스템
수치제어장치용의 가공프로그램 또는 가공데이터로부터 산출된 이동지령을 수치제어장치 외부로부터, 공작기계의 서보계를 제어하는 서보제어부를 구비한 수치제어장치에 직접적으로 입력하여 상기 공작기계를 제어하기 위한 수치제어 처리방법에 있어서,

수치제어장치의 외부에, 가공프로그램 또는 가공데이터를 해석하고,

상기 해석결과 및 절삭정보에 기초하여 상기 서보계의 각 축에 대해 상기 서보제어부의 위치제어주기로 보간연산을 가공에 앞서 사전에 행하고,

상기 서보제어부에 직접적으로 입력되는 바이너리 형식의 이동지령을 생성하고,

상기 생성된 이동지령을 상기 수치제어장치에 보내며,

상기 이동지령을 상기 수치제어장치 내부의 상기 서보제어부에 직접적으로 입력하여 상기 공작기계를 제어하는 것을 특징으로 하는 수치제어 처리방법.