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    • 专利摘要:

    公开号:WO1982001599A1
    申请号:PCT/JP1981/000296
    申请日:1981-10-23
    公开日:1982-05-13
    发明作者:Fanuc Ltd Fujitsu
    申请人:Fujibayashi Kentaro；Nozawa Ryoichiro；Kawamura Hideaki；Nagamine Tsuyoshi；
    IPC主号:G05B19-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 眘
    [0002] 数 僮 制 御 方 式
    [0003] 技 術 分 野
    [0004] 本発明は数值制餌方式に係り 、 特に工具を _X， Υ. 2：の S 3 轴方向 （ 直交座標系 ） 並びに : Β · C の 2 軸方向 （ 球座 標系 ） に移動あ るいは回転せしめ、 ワーク に S 次元加工 を施す数値制御工作機械に邃用 して好適な数値制御方式 に関する。 .
    [0005] 背 景 技 術
    [0006] 10 工作機械、 た と えぱマ シユ ン グセ ンタ に いては工具 ある いはテー ブルを垂直回転方向 （ Β轴方向 ） 及び水平 回転方向 （ C軸方向 ） に回転して ワ ー ク或いはテ ー ブル に対する工具の轴方向 （ 工具轴方向 ） を制御する と共に、 該工具あ るいはテ ー ブルを： X, Υ, Ζ の 3 轴方向に移動さ isせて ワーク に所望の加工を施す。
    [0007] 一般にこの よ うな 5 軸制御に いては、 N C 指令デー タ と して指令テープから工具の回転中心位置 Q ( X. Ύ, z ) と 、 工具の工具軸方向位置、 換言すれば回転角位置（b, c ) が入力される。 上記 N C指令データ が与え られ 、 ぱ N C 内部のパ ル ス分配回路はパ ル ス分記演算を実行し、 工具 を B , C軸方向に回転させて該工具の軸方向を指令され た工具軸方向に、 た とえばワーク の法線方向に一致させ る と共に、 工具支持部及び工具を X， Y. Z方向へ移動さ せワーク にプロ グラ ム通り の S 元加工を施す。
    [0008] 5 と こ ろで、 5 軸制御用の指令テープは今まで ^の よ う — 一- に作成されていた。 すなわち、 まずメ イ ンプロ セサ一で 求めた工具先端位 S P の座標 （ X, T, Z ) と、 同様にメ ィ ン ブロ セサ一で求めた前記先端位置における工具轴方 向 （ たとえばワ ーク の法艨 ） ベタ ト ル （ I , J , K ) と、
    [0009] s工具回転中心位置 Qから工具先端位 までの長さ と
    [0010] をボス ト プ ロ セ ッ サ に入力し、 該ボス ト プ ロ セ ッ サ に よ
    [0011] り工具の回転中心位置 （ I , JT , z ) と工具轴位 ( b， c ) を求め、 最後にこれら X · y , z， b， c を指令データ と し てテープに穿孔して所定の指令テープを作成していた。
    [0012] 0 しかしながら、 か る方式によって作成されたテープ
    [0013] では加工形状がたとえ同一であっても工具の長さ が変 化した場合にはこのテープを使用する こ とがで きず、 別 に新しいテープを作り直さ なく てはならない。 又、 荒仕 上げ後に精仕上げを行な う加工においては荒仕上げ用 テ
    [0014] s —ブと精仕上げ用テープの 2種類のテープを用意しなく
    [0015] てはな らないため、 1 本のテープを荒仕上げ、 精仕上げ の両方に共用する こ とができなかった。
    [0016] 発 明 の 開 示
    [0017] 本発明はェ具長 が変化しても如ェ形状が同一であ る
    [0018] o限り指令テープを作り直す必要がなく 、 しかも 1 つの指
    [0019] 令テープを荒仕上げと精仕上げの两方に共通に使用でき る数値制御方式を提供する こ とを 目 的と する cものであ り 、 工具ある いはテーブルを垂直方向及び水平方向の少な く と も一方向に回転して ワ ーク に ¾"する工具軸方向を制御 すると共に、 該工具あ るいはテー ブルを X軸、 Y軸、
    [0020] 、 轴方向に移動して ヮ ーク に所望の S Λ元加工を施す場合、 工具先端位置と該工具の工具軸方向べク ト ルを含む指令 データ をテープ等所定の入力手段によ り 入力する と共に、 工具回転中心から工具先端までの長さ )を前記入力手段 とは別の入力手段によ り入力し、 これら指令データ と長 さ )とから工具回転中心の直交軸座標値と 、 工具ま たは ワ ー ク の回転角位置を数値制御装置内部で演算し、 これ ら演算して得られた位置情報に基づいて補間演算を実行 し工具を指令位置に移動させるための数値制御方式を提 供する も のであ る。
    [0021] 図 面 の 簡 単 な 説 明
    [0022] 第 1 図、 第 2 図はテー ブル及びワ ーク を固定し、 工具 を X, Y, Z. B, C の 5 轴方向へ移動させる 5軸制御の説 明図、 第 S 図は本発明の実旌例を示す回路プロ ック図、 第 4 図は工具と ワーク の双方を回転させる場合の説明図 で あ る。
    [0023] 発明を実施するための最蛊の形態
    [0024] 本発明を よ り鋅覷に説述するため に、 以下添付図面に 従って説明する。
    [0025] 第 1 図、 第 2 図はテー ブル及びワ ー ク を固定し、 工具 を： X, Y. Z の 3 軸方向 （ 直交座標系 ） 並びに B , C の 2 轴方向 （ 球座標系 ） に移動せしめる場合の 5 軸制御を説 明する説明図であ る。
    [0026] 図中、 1 1 は工具を支持する と共に、 図示しないサー ボモ ータ によ り X， Y, Z軸の 3 軲方向へ駆動される工具 支持部、 1 2 は工具でその先端位置 P ( X, Υ· Ζ ) は回 転中心位鼠 Q ( X. y, ζ ) を中心に B軸、 C轴方向へ回 転せしめられる。 尚、 B軸、 C 軸方向とはそれぞれ垂直 回転方商、 水平回転方向であ り （ 笫 2 図 ） 、 B軸回転角 s b と、 C軸回転角 c と、 工具長 とで球座標系が形成さ れている。 1 3 は ワーク 、 1 4 はワーク 1 3 が載置され たテー ブルである 0
    [0027] 第 S 図は本発明の実 ¾例を示す回路プロ ック図である。 図中、 * 0 1 は工具 1 2 ( 第 1 図 ） の先端位置 P ( X, 0 Υ, Z ) 、該工具の工具軸方向べク ト ル N B ( I, J, K ) 、 その他送り速度指令、 主轴速 K指令等が穿孔あるいは記 録された指令テー プ、 1 0 2 はテー プリ ー ダ 、 "1 0 3 は ダ イ ヤルあるいはディ ジス イ ッチ等の入力装置で、 工具 回転中心 Qから工具先绻位置 P迄の長さ を入力する。
    [0028] 5 1 0 4 は移動データ演算回路で、 前記工具先端位 g座標 ( X, Y, Z ) と、 工具軸方向べク ト ル （ I, J. K ) と、 工具長 とから、 は）〜 (5)式よ り工具回転中心 Qの直交座 標慷 （ X, Ύ, z ) と、 工具 1 2 の回転角位置を示す球座 檩值 （ b, c ) を演箕する。
    [0029] 0
    [0030] = X+ 一（1)
    [0031] ゾ + J2 + K2
    [0032] J
    [0033] (2)
    [0034] + J2 + J 5 c:: i z (3)
    [0035] + J2+ J v l2 + J!
    [0036] b = tan"1 (4)
    [0037] J
    [0038] c tan" … (5)
    [0039] 尚、 （4)、 （5)式は直交座標系から球座標系への変換式で ある。 即ち、 第 2 図に示すよ う に工具 1 2 の回転中心 Q を原点と して直交座標系と球座標系を想定し、 長さ の 工具を B軸方向 （ 垂直回転方向 ） へ b , c 軸方商 （ 水平 回転方向 ） へ c 回転させる と工具先端の直交座標 （ 10， Jo, 0) は 上 0 JL · sinb · cos c ··· (6) Jo JL · sinb · sin c ··· (7) o JL · cos b 一（8)
    [0040] で表わせる。 二れら（6)〜（8)式から b c を求め る と（4)、 (5)式と なる。
    [0041] 1 0 5 はパ ル ス分配回路で移動 タ演算回路 1 0 4 によ り求めた X, 7. z. b, c に基いてパ ル ス分配演算を 実行し、 各軸の分配パ ル ス ： XP, YP, ZP, BP, CP を出 力する。 1 0 1 0 6 Y, 1 0 6 Z, 1 0 6 B, はそれ ぞれ公知のサーボ回路で分 Kパ ル ス XP, YP, ZP. BP, CP を入力 さ れ、 それぞれサーボモータ 1 0 7 X, 1 0 7 Y, 1 0 7 Z. 1 0 7 B, 1 0 7 C を回転せしめる。
    [0042] 次に本発明の作用を説明する。
    [0043] 指令テープ 1 0 1 から工具先端位置の座標値 （ X, Y. Z 》 と工具轴方向べク ト ル ( I, J. K ) が読込まれ ば、 s移動データ演算回路 1 0 4 は、 これら （ X, Y. Z ) と
    [0044] ( I. J, K ) とダ イ ヤル等 1 0 s に予め設定されてある 工具回転中心から工具先嫋位置迄の長さ とを用いて（1) 乃至 (5)式の演算を実行し、 工具回転中心位置 Qの直交座 標篋 （ 7. z ) と 、 工具の回転角位置を示す球座標値
    [0045] 10 ( b , c ) を演箕し、 これら座標篋をパ ル ス分 S回路
    [0046] 1 0 5 に入力する。 パルス分配回路 1 0 5 は： T, y, z， c が入力され ^ば各軸方向の移動量 （ イ ン ク メ ン タ ル量 ） を演算し、 これら移動量に基いて D D A (Digital Differential Aoalizer ) 等公知のパル ス分 ¾演算を実行し、
    [0047] "各轴分記パル ス XP， YP, ZP, BP, CP を出力する。 こ れら各轴分 Eパル スはサーボ回路 1 0 6X〜1 0 6 C に入力 さ れ周知のサー ホ *制御によ り サー ボモータ 1 0 7 X〜 107C を回転 動し工具あ る いはテー ブルを ブ ロ グ ラ ム通り に 移動して所望の加工を ワーク に ¾す。
    [0048] 20 —方、 加工形状が同一で単に工具長 が変化した場合 等において は単にダ イ ヤル 1 0 S に新たな工具長をセ ッ ト すればよい。 これによ り 、 前述と 同様に各回路は動作 し、 工具長が変化して も全く 同一の加工を ワ ー ク に旌す こ と がで き る 。
    [0049] 25 又、 1 つの ワ ーク に荒仕上げ、 精仕上げ等を施す必要 があ る場合には荒仕上げ時と IS仕上げ時に ける工具長 を適当に変えるだけで よい。
    [0050] 以上、 本発明を図面に従って詳細に説明したが本発明 は実施例に限る も の ではない。 たとえば、 B轴、 C軸方 S 向に回転せしめる場合について説明したが、 別の回転方 向を A軸方向とすれば、 A， B轴、 A , C轴方向に回転 せしめる場合、 又は任意の一軸方商に回転せしめ る場合 について も遍用でき る。 更に、 工具を回転させる場合に ついて説明 したが、 ワ ーク を回転せし'め る場合或いはェ 具と ワーク の両者をそれぞれ別々 の軸方向に回転させる 場合にも適用でき る。 ただ、 こ の場合には（1)〜 )式に示 す変換式が変るだけである。 た とえば B轴方向に工具を 回転させ、 C軸方向に Z軸を中心にして テー ブルを回転 させる場合の変換式は Λ式の よ う になる。 尚、 テー ブル の回転中心 を絶対原点 （ c， a, 0 ) と し、 又機械系の 原点 02の座標を （ a， fi、 o ) とする。 従って絶対原点 と機械原点 02が一致すればな - / と なる。 x= { + } · cos (- c)
    [0051] + } · ain(-c)
    [0052] y= { +Λ+^-Ζ } · sin(-c) + } · cos (-c)
    [0053] L
    [0054] Z =Ζ +
    [0055] ·
    [0056] c = tan" 1 ( J I )
    [0057] 但し、 L
    [0058] 尚、 実施例に いて入力媒体と して指令テープ （ 艇テ ーブ、 ¾気テープ ） を用 いた場合について説明 したが、 本発明はその他の入力媒体を除外するも のではない。
    [0059] 童業 上の利 用 可能性
    [0060] 本発明によれば工具長 が変化しても加工形吠が同一 である限り指令テープを作り 直す必要がない。 又、 荒仕 上げ、 精仕上げを施す加工に際しても セ ッ ト すべき工具 長を変え るだけで よ く 1 本の指令テープを共通に使用す る こ とができ る。 そ して、 本発明はこ の よ う に複数本の 指令テープを用意する必要がないから、 テープ作成費を 押さえ る こ と ができ る と共に、 加工能率を高め る こ と が でき全体的に低コ ス ト の使い易い数値制御装置を提供す る こ とがで き る。
    [0061] C:： 1
    权利要求:
    Claims
    請 求 の 範 囲 1 工具あ る いはテー ブルを垂直方向及び水平方向の少 な く と も一方向 に回転して ワ ー ク に対する工具轴方向を 制御する と 共に、 該工具あ る いはテ ー ブ ルを： X軸、 Y軸 S Z軸方向に移動 して ワ ーク に所望の 3 次元加工を施す数 値制御方式に い て 、 工具免端位置 （ X， Y, Z ) と該ェ 具の工具軸方向べク ト ル （ I， J, K ) を含む指令データ をテー プ等所定の入力手段に よ り 入力する と共に、 工具 回転中心か ら工具先凝までの長さ を前記入力手段と は 0別の入力手段に よ り 入力し、 こ れら指令データ と長さ W と から工具回転中心の直交座標値 （ X, 7. z ) と 、 工具 又は ワ ーク の回耘角位置 （ b , c ) を数値制槨装 g内部 で演算し、 これら演算して得られた位置情報に基いて補 間演算を実行し工具を指令位置に移動さ せる こ と を特徵 と する数値制御方式。
    2. 前記工具回転中心の直交座標值 （ X, 、 Z ) と 、 前 記工具又は ワ ーク の回転角位 a ( b , c ) の値と して、
    X t ,
    K _χ 7 I2 + J
    Z = Z + fa = tan
    Ι2 + J2+K2 K
    J
    c - tan""4 が演算される こ と を特徵と す る特許請 の範囲第 1 項記載の数値制 方式。
    c:.: i
    类似技术:
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1982-05-13| AK| Designated states|Designated state(s): US |
    1982-05-13| AL| Designated countries for regional patents|Designated state(s): DE FR GB |
    1982-06-21| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1981902861 Country of ref document: EP |
    1982-10-20| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1981902861 Country of ref document: EP |
    1989-08-02| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1981902861 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP14875980A|JPS5773410A|1980-10-23|1980-10-23|Numerical control system|
    JP80/148759801023||1980-10-23||DE8181902861T| DE3177081D1|1980-10-23|1981-10-23|Numerical control system|
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