JPH04317104A - 数値制御装置 - Google Patents

数値制御装置

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JPH04317104A
JPH04317104A JP11098791A JP11098791A JPH04317104A JP H04317104 A JPH04317104 A JP H04317104A JP 11098791 A JP11098791 A JP 11098791A JP 11098791 A JP11098791 A JP 11098791A JP H04317104 A JPH04317104 A JP H04317104A
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JP
Japan
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interpolation
command
tool
control device
numerical control
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Pending
Application number
JP11098791A
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English (en)
Inventor
Takao Sasaki
隆夫 佐々木
Toshiaki Otsuki
俊明 大槻
Hideo Ogino
秀雄 荻野
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Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
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Publication date
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は楕円補間機能を有する数
値制御装置に関し、特にプログラム指令で楕円の中心位
置を指定して楕円曲線が指令できる数値制御装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、数値制御装置によって工作機械を
制御して自由曲線に沿って加工するには、直線補間や円
弧補間が組み合わされて数値制御指令を構成していた。 そして、特に複雑な曲線の加工のためには、微小な部分
曲線の連続補間を指令する必要から、数値制御装置以外
の計算機やNCプログラム作成装置などで曲線の補間デ
ータを作成しており、楕円曲線に沿って工具を移動制御
する場合にも、数値制御装置から工作機械には微小な直
線のブロックに分解された補間指令が与えられていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の楕円曲
線に基づく補間指令では、工具を制御するための指令が
複数のブロックに渡るため、指令プログラムが長くなっ
て、その取扱に不具合がある。特に工具を高速に移動し
て加工を行う場合には、パルス分配に途切れが生じて、
滑らかな加工が出来ないという問題点があった。
【0004】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、簡単なプログラム指令によって楕円曲線の補
間を実行できるようにした数値制御装置を提供すること
を目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、任意の2点間を接続する楕円曲線に基づ
いて補間指令を形成し、所定の移動速度で工具を移動制
御する数値制御装置において、単位プログラムブロック
のデータより前記楕円曲線の中心位置、終点位置、及び
前記工具の回転方向を指令する指令手段と、前記指令手
段が指令する楕円曲線の離心角を媒介変数にして前記所
定の移動速度にて前記楕円曲線上の終点位置に至る補間
データを演算する演算手段と、前記演算手段で演算され
た補間データを前記工具の指定された軸駆動手段に出力
する補間手段と、を有することを特徴とする数値制御装
置が、提供される。
【0006】
【作用】前記指令手段より指令されたデータから楕円曲
線上の点列を示す式が決定される。楕円の長径(2a)
を直径とし、楕円の中心Oを中心とする円Aを想定し、
楕円上の点Pを通るy軸に平行な直線が、この円Aと交
わる点をRとするとき、ORがx軸となす角を離心角θ
といい、前記演算手段では、この離心角θを媒介変数に
して所定の移動速度にて補間データが演算される。この
補間データによって工具の各軸に対する駆動指令が形成
され、楕円曲線に沿った経路で工具が移動制御される。
【0007】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図1は楕円補間を実行するための数値制御装置
の構成を示すブロック図である。指令手段1には、単位
プログラムブロックから次のようなプログラム指令のデ
ータが読み込まれる。 G90; G17  G3.3  X−Y−I−J−F−;ここで
、G90はアブソリュート指令、G17は平面選択(x
−y平面)、G3.3は楕円補間指令(反時計回り)、
X−Y−は終点の座標値(アブソリュート値)、I−J
−は楕円の中心座標をそれぞれ指令する命令、Fは速度
指令値である。但し、平面選択として、G18或いはG
19を指令する場合には、z−x平面、y−x平面のい
ずれかに切り換えることが可能である。またG3.3を
G3.2に換えて指令する場合には、時計回りの楕円補
間指令となる。なお、楕円の中心座標は、ここでは工具
の現在位置を始点するインクレメンタル値で指令される
【0008】このプログラム指令によって、指令手段1
では楕円曲線の中心位置PO (XO ,YO )、終
点位置PE (XE ,YE )が決定され、これらの
座標値と、更にこの指令に先立つプログラム指令による
工具位置から決定される工具の現在位置PS (XS 
,YS )はそれぞれ演算手段2に読み込まれる。指令
手段1より指令されたデータから、演算手段2では次の
一般式で決定される楕円曲線上の点列を求めている。即
ち、  (x−XO )2 /a2 +(y−YO )
2 /b2 =1              …(1
)にそれぞれ2つの座標値PE (XE ,YE )、
PS (XS ,YS )及び楕円曲線の中心位置PO
 (XO ,YO )を代入して、楕円の長径(2a)
及び短径(2b)を決定し、楕円曲線の離心角を媒介変
数にして指令された速度指令値Fにて補間データを演算
している。なお、ここでは|XS −XO |=|XE
 −XO |、|YS −YO |=|YE −YO 
|になるプログラム指令に対しては、a,bの値が不定
になるため、指令手段1でアラームとする処理が行われ
る。
【0009】ところで、図2に示す楕円上の点Psを始
点、点PE を終点とする曲線を媒介変数表示するには
、補助変数として離心角θが使用できる。ここで楕円の
長径(2a)を直径として楕円の中心Oと一致する円A
、及び楕円の短径(2b)を直径として楕円の中心Oと
一致する円Bを想定し、始点と終点を結ぶ楕円上の点は
、Y軸に平行な直線が円Aと交わる点をRとするとき、
ORがx軸となす角を離心角θθとして、  X=a 
cosθ,Y=b sinθ            
                      …(2
)によって特定される。そこで、演算手段2では、この
離心角θを媒介変数にして始点位置PS (XS ,Y
S )に対応する離心角θsを初期値として決定し、更
に終点位置PE (XE ,YE )に対応する離心角
θE を決定して、指令されている速度Fより単位補間
周期当たりの離心角θの増分dθを求める。
【0010】これは、上記(2)式をそれぞれθで微分
して、   dX=−a sinθdθ,dY=b cosθd
θ                    …(3)
これらをdF=(dX2 +dY2 )1/2 に代入
して、補間周期毎の離心角の増分dθiを次の通りに決
めることができる。   dθi=dF/〔(a sinθi)2 +(b 
cosθi)2 〕1/2     …(4)この(4
)式に基づいて、補間手段3では離心角の増分dθiと
その初期値θsから、n番目の補間データがθn=θs
+Σdθiと次の式によって次々に決定できる。   Xn=a cosθn,Yn=b sinθn  
                        …
(5)
【0011】即ち、補間手段3からは(5)式で
決定される補間データに基づく指令パルスが各軸の駆動
手段4であるサーボアンプに出力され、サーボモータ5
を駆動する。これによって工具は所定の移動速度にて楕
円補間された補間データに従って制御される。
【0012】図3は本発明の数値制御装置(CNC)の
ハードウェアを示すブロック図である。図において、1
0は数値制御装置(CNC)である。プロセッサ11は
数値制御装置(CNC)10全体の制御の中心となるプ
ロセッサであり、バス21を介して、ROM12に格納
されたシステムプログラムを読み出し、このシステムプ
ログラムに従って、数値制御装置(CNC)10全体の
制御を実行する。RAM13には一時的な計算データ、
表示データ等が格納される。RAM13にはSRAMが
使用される。CMOS14には工具径補正量、ピッチ誤
差補正量、加工プログラム及びパラメータ等が格納され
る。CMOS14は、図示されていないバッテリでバッ
クアップされ、数値制御装置(CNC)10の電源がオ
フされても不揮発性メモリとなっているので、それらの
データはそのまま保持される。インタフェース15は外
部機器用のインタフェースであり、紙テープリーダ、紙
テープパンチャー、紙テープリーダ・パンチャー等の外
部機器31が接続される。紙テープリーダからは加工プ
ログラムが読み込まれ、また、数値制御装置(CNC)
10内で編集された加工プログラムを紙テープパンチャ
ーに出力することができる。
【0013】PMC(プログラマブル・マシン・コント
ローラ)16はCNC10に内蔵され、ラダー形式で作
成されたシーケンスプログラムで機械を制御する。すな
わち、加工プログラムで指令された、M機能、S機能及
びT機能に従って、これらをシーケンスプログラムが機
械側で必要な信号に変換し、I/Oユニット17から機
械側に出力する。この出力信号は機械側のマグネット等
を駆動し、油圧バルブ、空圧バルブ及び電気アクチュエ
イタ等を作動させる。また、機械側のリミットスイッチ
及び機械操作盤のスイッチ等の信号を受けて、必要な処
理をして、プロセッサ11に渡す。グラフィック制御回
路18は各軸の現在位置、アラーム、パラメータ、画像
データ等のディジタルデータを画像信号に変換して出力
する。この画像信号は、CRT/MDIユニット25の
表示装置26に送られ、表示装置26で表示される。イ
ンタフェース19はCRT/MDIユニット25内のキ
ーボード27からのデータを受けて、プロセッサ11に
渡す。
【0014】インタフェース20は手動パルス発生器3
2に接続され、手動パルス発生器32からのパルスを受
け取る。手動パルス発生器32は機械操作盤に実装され
、手動で工具など機械可動部を精密に位置決めするのに
使用される。軸制御回路41〜43はプロセッサ11か
らの各軸の移動指令を受けて、各軸の指令をサーボアン
プ51〜53に出力する。サーボアンプ51〜53はこ
の移動指令を受けて、各軸のサーボモータ61〜63を
駆動する。サーボモータ61〜63には位置検出用のパ
ルスコーダが内蔵されており、このパルスコーダから位
置信号がパルス列としてフィードバックされる。場合に
よっては、位置検出器として、リニアスケールが使用さ
れる。また、このパルス列をF/V(周波数/速度)変
換することにより、速度信号を生成することができる。 図ではこれらの位置信号のフィードバックライン及び速
度フィードバックは省略してある。スピンドル制御回路
71はスピンドル回転指令及びスピンドルのオリエンテ
ーション等の指令を受けて、スピンドルアンプ72にス
ピンドル速度信号を出力する。スピンドルアンプ72は
このスピンドル速度信号を受けて、スピンドルモータ7
3を指令された回転速度で回転させる。また、オリエン
テーション指令によって、所定の位置にスピンドルを位
置決めする。スピンドルモータ73は工具を回転させる
ためのモータであり、輪郭制御等を行う際に使用される
【0015】上記の説明では、任意の2点間を接続する
楕円曲線は、指令手段に与えられる準備機能コードを解
読して決定しているが、これ以外に単位プログラムブロ
ックのデータより楕円曲線の中心位置、終点位置、及び
前記工具の回転方向を指令して補間指令を形成すること
もできる。また、工具位置を直交する2軸で指令する場
合を説明したが、楕円曲線上の工具の位置の指令を、例
えば極座標表示などの他の座標指定の方法で形成した場
合でも同じように、楕円曲線上の終点位置に至る補間デ
ータを演算することができる。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように本発明では、単位プ
ログラムブロックの指令データによって任意の2点間の
楕円形状に沿った補間指令を数値制御装置から出力でき
るように構成した。このため、外部にプログラム作成装
置を接続して補間計算を行う必要がなくなり、また指令
テープ長も節約できる。更に、高速加工によって楕円切
削等を実行する場合など、パルス分配の途切れがなくな
るから、滑らかに加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の数値制御装置による楕円補間を実行す
るための主要な構成を示すブロック図である。
【図2】X−Y座標上での楕円の一例を示す説明図であ
る。
【図3】本発明の数値制御装置(CNC)のハードウェ
ア構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
1  指令手段 2  演算手段 3  補間手段

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  任意の2点間を接続する楕円曲線に基
    づいて補間指令を形成し、所定の移動速度で工具を移動
    制御する数値制御装置において、単位プログラムブロッ
    クのデータより前記楕円曲線の中心位置、終点位置、及
    び前記工具の回転方向を指令する指令手段と、前記指令
    手段が指令する楕円曲線の離心角を媒介変数にして前記
    所定の移動速度にて前記楕円曲線上の終点位置に至る補
    間データを演算する演算手段と、前記演算手段で演算さ
    れた補間データを前記工具の指定された軸駆動手段に出
    力する補間手段と、を有することを特徴とする数値制御
    装置。
  2. 【請求項2】  前記指令手段に与えられる準備機能コ
    ードを解読して、時計回りの補間指令、或いは反時計回
    りの補間指令のいずれかの回転方向で楕円補間を指令す
    ることを特徴とする請求項1記載の数値制御装置。
  3. 【請求項3】  前記演算手段では、前記工具の現在位
    置と前記終点位置が楕円曲線の一般式に代入されて楕円
    の長径及び短径が決定され、これら長径及び短径によっ
    て前記離心角を媒介変数とする楕円曲線が決定されるこ
    とを特徴とする請求項1記載の数値制御装置。
JP11098791A 1991-04-16 1991-04-16 数値制御装置 Pending JPH04317104A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016157456A1 (ja) * 2015-03-31 2016-10-06 株式会社牧野フライス製作所 工具経路生成方法、穴加工方法および工具経路生成装置
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