JPH07287613A

JPH07287613A - 軸速度決定方式

Info

Publication number: JPH07287613A
Application number: JP8117894A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiro Endo; 勝博遠藤
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1994-04-20
Filing date: 1994-04-20
Publication date: 1995-10-31

Abstract

(57)【要約】【目的】数値制御装置での制御軸の速度を決定する軸
速度決定方式に関し、ある特定の制御軸の速度を一定に
保持させるような直線補間及び円弧補間を簡単なプログ
ラミングで実行できるようにする。【構成】指定軸速度設定手段３は、制御軸のうち指定
された制御軸、例えばＸ軸の速度を一定速度Ｆｘ₀にし
て、Ｘ軸の速度ベクトルＦｘ₀ ^*を設定する。方向ベク
トル決定手段２は、読み取った加工プログラム１４ａの
位置指令に基づいて方向ベクトルＶ^*を決定する。そし
て、他軸速度決定手段４は、指定軸（Ｘ軸）の速度ベク
トルＦｘ₀ ^*と方向ベクトルＶ^*とに基づいて、指定軸
以外の他の制御軸、例えばＺ軸の速度ベクトルを決定す
る。その結果、砥石９２またはワーク９１は位置指令に
基づいて決定される方向ベクトルＶ^*に沿って進み、そ
の際に指定軸（Ｘ軸）は設定された一定の速度で回転
し、テーブル９０を一定速度Ｆｘ₀で進ませる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は数値制御装置での制御軸
の速度を決定する軸速度決定方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】数値制御装置での直線補間や円弧補間に
おいては、その指令速度は、２点間の接線方向の速度Ｆ
で与えられ、その接線方向の速度Ｆから各制御軸の速度
成分、Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚが計算され分配されている。こ
のため、工具やワークの移動速度が一定に制御されて
も、各制御軸の速度は必ずしも一定にはならない。

【０００３】一方、制御軸を常時一定の速度で送りたい
場合がある。例えば、平面研削盤に上面が緩曲面のワー
クを固定したテーブルをＸ軸方向に一定速度で送って安
定した加工を行いたい場合である。このような場合、軸
の速度成分を一定に保持するためには、指令ブロック毎
に接線方向の速度Ｆを指令しなおすというプログラミン
グ作業が必要となる。

【０００４】また、円弧補間において、ある特定の制御
軸の速度成分を一定に保持しようとすると、円弧を微小
区間に分けてその区間毎に接線方向の速度Ｆを指令しな
おすことが必要となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このようなプ
ログラミング作業は、煩雑であり、また時間も要してい
た。特に、円弧補間の場合は、微小区間毎に速度Ｆを指
令しなおすということは、事実上不可能であり、ある特
定の制御軸の速度を一定に保持するような指令を行うこ
とはできなかった。

【０００６】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、ある特定の制御軸の速度を一定に保持させる
ような直線補間及び円弧補間を簡単なプログラミングで
実行することができる軸速度決定方式を提供することを
目的とする。

【０００７】

【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、数値制御装置での制御軸の速度を決定す
る軸速度決定方式において、軸指定情報に従って、前記
制御軸のうち指定された制御軸の速度を一定にし、その
指定軸の速度ベクトルを設定する指定軸速度設定手段
と、読み取った加工プログラムの位置情報に基づいて方
向ベクトルを決定する方向ベクトル決定手段と、前記指
定軸の速度ベクトル及び前記方向ベクトルをもとに前記
指定軸以外の他の制御軸の速度ベクトルを決定する他軸
速度決定手段と、を有することを特徴とする軸速度決定
方式が、提供される。

【０００８】

【作用】指定軸速度設定手段は、軸指定情報に従って、
制御軸のうち指定された制御軸の速度を一定にし、その
指定軸の速度ベクトルを設定する。方向ベクトル決定手
段は、読み取った加工プログラムの位置指令に基づいて
方向ベクトルを決定する。そして、他軸速度決定手段
は、指定軸の速度ベクトルと方向ベクトルとに基づい
て、指定軸以外の他の制御軸の速度ベクトルを決定す
る。

【０００９】工具またはワークは位置指令に基づいて決
定される方向ベクトルに沿って進み、その際に指定軸は
設定された一定の速度で回転し、テーブル等を一定速度
でその軸方向に進ませる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明の軸速度決定方式の構成を示すブロ
ック図である。図において、数値制御装置の前処理手段
１は、加工プログラム１４ａを読み取り、その読み取り
情報の内、位置情報を補間手段５及び方向ベクトル決定
手段２に、また軸指定情報を軸指定手段３にそれぞれ送
る。ここで、軸指定情報は、制御軸の指定情報とその指
定した制御軸（指定軸）の速度情報とから成る。

【００１１】指定軸速度設定手段３は、受け取った軸指
定情報に基づいて、制御軸のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のうちい
ずれか一つの制御軸、ここでは例えばＸ軸を指定すると
共に、その指定軸であるＸ軸の速度Ｆｘを一定速度Ｆｘ
₀に固定し、その結果得られるＸ軸の速度ベクトルＦｘ
₀ ^*を他軸速度決定手段４に出力する。

【００１２】方向ベクトル決定手段２は、受け取った位
置情報に基づいて２点間を結んで得られる方向ベクトル
Ｖ^*を他軸速度決定手段４に出力する。この方向ベクト
ルＶ ^*の詳細は後述する。

【００１３】他軸速度決定手段４は、Ｘ軸の速度ベクト
ルＦｘ₀ ^*と方向ベクトルＶ^*とに基づいて、Ｘ軸以外
の他軸の速度ベクトルであるＹ軸の速度ベクトルＦｙ^*
またはＺ軸の速度ベクトルＦｚ^*を決定し、その結果得
られた速度情報Ｆｘ₀、Ｆｙ、Ｆｚを補間手段５に出力
する。なお、他軸は位置情報に対応する軸であり、位置
情報がＸ軸位置情報及びＹ軸位置情報から構成され、Ｘ
軸が指定軸のとき、他軸はＹ軸となり、また位置情報が
Ｘ軸位置情報及びＺ軸位置情報から構成され、Ｘ軸が指
定軸のとき、他軸はＺ軸となる。この他軸の速度ベクト
ル決定方法については詳細を後述する。

【００１４】補間手段５は、前処理手段１からの位置情
報、及び他軸速度決定手段４からの各軸速度情報Ｆ
ｘ₀、Ｆｙ、Ｆｚとに基づいて、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸にそ
れぞれ分配される分配パルスＸｐ、Ｙｐ、Ｚｐを決定
し、その分配パルスＸｐ、Ｙｐ、ＺｐをＸ軸制御手段６
ａ、Ｙ軸制御手段６ｂ、Ｚ軸制御手段６ｃに出力する。
工作機械側の各モータ６１、６２、６３は、その分配パ
ルスＸｐ、Ｙｐ、Ｚｐによって駆動制御され、その結果
砥石９２は速度ＦｚでＺ方向に移動制御され、またテー
ブル９０上のワーク９１は、一定速度Ｆｘ₀でＸ方向に
移動制御される。

【００１５】図２は本発明が適用される数値制御装置
（ＣＮＣ）の全体構成を示すハードウェアのブロック図
である。図において、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、そのシステムプログラムに従
って、ＣＮＣ１０全体の制御を実行する。上記の前処理
手段１、方向ベクトル決定手段２、指定軸速度設定手段
３、他軸速度決定手段４、及び補間手段５は、プロセッ
サ１１がＲＯＭ１２のシステムプログラムに従って実行
するソフトウェアによる機能である。

【００１６】ＲＯＭ１２にはＥＰＲＯＭあるいはＥＥＰ
ＲＯＭが使用される。ＲＡＭ１３はＤＲＡＭが使用さ
れ、各種のデータが格納される。不揮発性メモリ１４に
は加工プログラム１４ａ、パラメータ等が記憶され、バ
ッテリバックアップされたＣＭＯＳが使用されるので、
数値制御装置の電源切断後もその内容が保持される。

【００１７】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
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、ＣＮＣ１０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。

【００１８】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側を制御する。す
なわち、加工プログラムで指令されたＭ機能、Ｓ機能、
Ｔ機能に従って、これらをシーケンスプログラムで機械
側に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ー
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。

【００１９】ＣＲＴ／ＭＤＩユニット２５へは各軸の現
在位置、移動量等のデータが送られて、表示される。ま
た、ＣＲＴ／ＭＤＩユニット２５内のキーボードからの
データ入力信号がインタフェース１９に送られ、バス２
１を経由してプロセッサ１１に渡される。

【００２０】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
ける。手動パルス発生器３２は機械操作盤に実装され、
手動で機械稼動部を精密に位置決めするのに使用され
る。

【００２１】軸制御回路４１〜４３はプロセッサ１１か
らの各軸の位置指令を受けて、サーボモータ６１〜６３
を制御するための速度指令信号をサーボアンプ５１〜５
３に出力する。サーボアンプ５１〜５３は、この速度指
令信号を増幅し、サーボモータ６１〜６３を駆動する。
上記のＸ軸制御手段６ａ〜６ｃは、この軸制御回路４１
〜４３及びサーボアンプ５１〜５３に相当する。サーボ
モータ６１〜６３には、位置検出用のパルスコーダ（図
示せず）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、位置検出用として、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。

【００２２】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７３を指令された回
転速度で回転させる。その回転によって砥石９２（図
１、図３）が回転し、研削が行われる。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モー
タ７３を位置決めする。なお、スピンドルモータ７３に
はポジションコーダ８２が歯車等で結合され、そのポジ
ションコーダ８２からの帰還パルスは、インタフェース
８１を経由してプロセッサ１１によって読み取られる。
この帰還パルスは、他の軸をスピンドルモータ７３に同
期させるのに使用される。

【００２３】次に図３〜図６を用いて本発明に係る軸速
度決定について説明する。ここでは、図３に示すよう
に、ワーク９１を砥石９２で研削する場合について説明
する。図３において、ワーク９１はテーブル９０に固定
され、そのテーブル９０はサーボモータ６１によってＸ
方向に、サーボモータ６２によって紙面に垂直なＹ方向
にそれぞれ移動する。また、砥石９２はサーボモータ６
３によってＺ方向に移動する。砥石９２の回転駆動は、
ここでは図示されていないスピンドルモータ７３によっ
て行われる。

【００２４】図４はワークの仕上がり時の外形寸法を示
す図である。ワーク９１には、その上面の両端に直線状
の傾斜面９１１及び９１２が、また中央にＲ１００ｍｍ
の円弧面９１２がそれぞれ形成される。ここで、このよ
うな形状を持つワーク９１を砥石９２を用いて研削する
場合の加工プログラムを説明する。

【００２５】先ず、下記のようなプログラム番号１の加
工プログラムを実行する。Ｏ０００１；Ｇ２００Ｆ１０００；Ｍ９８Ｐ１０００；Ｍ９８Ｐ２０００；Ｍ９９；「Ｇ２００」というコードは本発明に係るコードであ
り、この指令によって、本プログラムによる加工は、Ｘ
軸の速度が一定に保持される。そのＸ軸方向の速度は、
「Ｆ１０００」によって、１０００ｍｍ／ｍｉｎに設定
される。続く「Ｍ９８」によって、プログラム番号１０
００及びプログラム番号２０００が実行された後、、
「Ｍ９９」によってプログラムが終了する。次に、プロ
グラム番号１０００を下記に示す。Ｏ１０００；Ｇ０１Ｇ９１Ｘ１０．Ｚ５．；Ｇ０２Ｘ５０．Ｒ１００．；Ｇ０１Ｘ１０．Ｚ−５；Ｍ９９；このプログラム番号１０００は、図４の左側から右側に
研削を行う場合のプログラムである。前段の「Ｇ０１」
によって直線補間が行われ傾斜面９１１の研削加工が行
われる。次の「Ｇ０２」によって円弧補間が行われ円弧
面９１２の研削加工が行われる。後段の「Ｇ０１」によ
って直線補間が行われ傾斜面９１３の研削加工が行われ
る。なお、「Ｇ９１」及び後述する「Ｇ９２」は座標値
をインクリメンタルディメンションとして処理させる指
令である。この研削加工において、Ｘ軸方向の速度は、
上述したように、「Ｇ２００Ｆ１０００」によって、
一定の速度１０００ｍｍ／ｍｉｎに保持される。

【００２６】次に、プログラム番号２０００を下記に示
す。Ｏ２０００；Ｇ０１Ｇ９１Ｘ−１０．Ｚ５．；Ｇ０３Ｘ−５０．Ｒ１００．；Ｇ０１Ｘ−１０．Ｚ−５；Ｍ９９；このプログラム番号２０００は、図４の右側から左側に
研削を行う場合のプログラムである。前段の「Ｇ０１」
によって直線補間が行われ傾斜面９１３の研削加工が行
われる。次の「Ｇ０２」によって円弧補間が行われ円弧
面９１２の研削加工が行われる。後段の「Ｇ０１」によ
って直線補間が行われ傾斜面９１１の研削加工が行われ
る。プログラム番号１０００による研削加工の場合と同
様に、この研削加工においても、Ｘ軸方向の速度は、
「Ｇ２００Ｆ１０００」によって一定の速度１０００
ｍｍ／ｍｉｎに保持される。ただし、その方向は負の方
向になる。

【００２７】図５は本発明に係る軸速度決定の手順説明
図である。先ず、ステップ１において、加工プログラム
中の「Ｇ＊＊＊Ｆ１０００」が読み込まれる。「Ｇ＊
＊＊」は、制御軸を指定するコードであり、上記の例の
「Ｇ２００」では、Ｘ軸が指定される。そして、「Ｆ１
０００」によって、その指定軸の速度が一定に設定され
る。

【００２８】次に、ステップ２において、方向ベクトル
Ｖ^*を求める。すなわち、現在位置Ｐ１と、ステップ１
において読み取った目標位置Ｐ２との間を結んで方向ベ
クトルＶ^*を求める。

【００２９】続いて、ステップ３において、ステップ１
の情報から得られる指定軸（ここではＸ軸とする）の速
度ベクトルＦｘ^*、及び上記の方向ベクトルＶ^*から、
他の制御軸であるＺ軸の速度ベクトルＦｚ^*を決定す
る。

【００３０】直線補間または円弧補間は、上記手順で得
られたＸ軸の速度Ｆｘ及びＺ軸の速度Ｆｚを基にして行
われる。このような補間によって得られた分配パルス信
号は、上述したように、軸制御回路４１〜４３、及びサ
ーボアンプ５１〜５３を経由して、図３に示した各軸を
駆動するサーボモータ６１、６２、６３に送られる。そ
の結果、テーブル９０のＸ軸方向の速度は一定速度Ｆｘ
₀に保持され、他方のＺ軸方向の速度は、上記手順で得
られる速度Ｆｚに制御される。

【００３１】このように、本実施例では、加工プログラ
ム中の「Ｇ＊＊＊Ｆ・・・」の指令によって、制御軸
の指定とその指定軸の速度設定を行い、指定軸の速度ベ
クトルと方向ベクトルとから他軸の速度ベクトルを求
め、その結果得られる各軸の速度情報をもとにして直線
補間または円弧補間を行うようにしたので、ある特定の
制御軸の速度を一定に保持させるような直線補間または
円弧補間を簡単なプログラミングで実行することができ
る。したがって、例えば、テーブル９０をＸ軸方向に一
定速度で送るような、安定した加工も容易に実行させる
ことができる。

【００３２】また従来、ある特定の軸速度を一定に保持
させるような円弧補間は事実上不可能であったが、本実
施例によれば、そのような円弧補間も簡単なプログラム
で容易に実行させることができる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、制御軸
の指定とその指定軸の速度設定を簡単なプログラム指令
によって行い、その結果得られる各軸の速度情報をもと
にして直線補間または円弧補間を行うようにしたので、
ある特定の制御軸の速度を一定に保持させるような直線
補間または円弧補間を簡単なプログラミングで実行する
ことができ、例えば、テーブルをＸ軸方向に一定速度で
送るような、安定した加工も容易に実行させることがで
きる。

【００３４】また従来、ある特定の軸速度を一定に保持
させるような円弧補間は事実上不可能であったが、その
ような円弧補間も簡単なプログラムで容易に実行させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の軸速度決定方式の構成を示すブロック
図である。

【図２】本発明が適用される数値制御装置（ＣＮＣ）の
全体構成を示すハードウェアのブロック図である。

【図３】本発明を研削加工に適用した場合の説明図であ
る。

【図４】ワークの仕上がり時の外形寸法を示す図であ
る。

【図５】本発明に係る軸速度決定の手順説明図である。

【符号の説明】１前処理手段２方向ベクトル決定手段３指定軸速度設定手段４他軸速度決定手段５補間手段６ａ〜６ｃ各軸制御手段１０数値制御装置（ＣＮＣ）１１プロセッサ１２ＲＯＭ１３ＲＡＭ１４ＣＭＯＳ４１〜４３軸制御回路５１〜５３サーボアンプ６１〜６３サーボモータ９０テーブル９１ワーク９２砥石

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】数値制御装置での制御軸の速度を決定す
る軸速度決定方式において、軸指定情報に従って、前記制御軸のうち指定された制御
軸の速度を一定にし、その指定軸の速度ベクトルを設定
する指定軸速度設定手段と、読み取った加工プログラムの位置情報に基づいて方向ベ
クトルを決定する方向ベクトル決定手段と、前記指定軸の速度ベクトル及び前記方向ベクトルをもと
に前記指定軸以外の他の制御軸の速度ベクトルを決定す
る他軸速度決定手段と、を有することを特徴とする軸速度決定方式。
【請求項２】前記軸指定手段はＧコードによって前記
制御軸の指定及び速度ベクトルの設定を行うことを特徴
とする請求項１記載の軸速度決定方式。