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    公开号:WO1990006545A1
    申请号:PCT/JP1989/001194
    申请日:1989-11-22
    公开日:1990-06-14
    发明作者:Masaki Seki；Takashi Takegahara；Koichi Ito
    申请人:Fanuc Ltd；
    IPC主号:G05B19-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 害
    [0002] 自動ブログラ ミ ングにおける補間方法
    [0003] 技 術 分 S7
    [0004] 本発明は、 自動プログラミング方法に関し、 特に、 輪 郭制御用の数値制御プログラム実行時の各補間周期にお いて用いるべき各軸目標移動量を適正に決定しかつプロ グラム化できる自動プログラミングにおける補間方法に 関する。
    [0005] 背 景 技 術
    [0006] 工作機械の各軸のァクチユエー タ例えばサーボモータ を数値制御装置の制御下で夫々駆動し、 目標移動軌跡に 沿って工具を移動ざせてワークを所要の輪郭形状に加工 する云わゆる輪郭制御を行うことは公知である。 このよ うな輪郭制御において、 一般には、 夫々の補間周期での 目標移動位置デー タが数値制御裝蘆から所定の補間周期 で順次送出される。 そして、 このデータに基づく補間処 理によ り各軸サーボモー タの目標移動位置を リ アルタイ ムで演算する場合、 所要演算時間が長ければ加工速度が 低下する。 従って、 加工速度向上の観点からは各補間処 理周期での各軸目標移動位瑟を実行データ と して予めブ ログラム化した輪郭制御用の数値制御プログラムを作成 してお く こ とが望ま しい。
    [0007] このため、 従来、 一連のブロッ クからなる数値制御ブ ログ'ラムの各々のブロッ クでの始点 A (第 6図及び第 7 図） から 当該ブロ ックにおける移動指令値に応じて定ま る該ブロックでの目標終点 （次のプロックでの始点〉 B までの区間を一補間同期あたりの目標移動量 P (目標移 動速度と補間周期との積） に等しい長さで区分して得た 副区間の各々における各軸サーボモータの目標移動量を 算出し、 各該算出値を実行データとしてブログラム化し ている。 そして、 移動指令値を一補間阇期あたりの目標 移動量 Pで除したときに剰余を生じた場合すなわち最後 の副区間の長さが目標移動量 Pよ りも小さい場合 （第 6 図） 、 最後の副区間の始点 a. nを中心としかつ上記目標 移動量 Pを半径とする球と次の ロックでの目標移動軌 跡との交点 b 1 を求めるオーバラップ処理を行い、 斯く 求めた交点 b 1 を、 オーバラッブ処理に関連する一方の プロックの最後の副区間の目標終点 （他方のブロックの 第 1番目の副区間の始点） として用いている。
    [0008] 斯かるオーバラップ処理を経て作成した数値制御プロ グラムによれば、 オーバラップ処理に関連する 2つのブ ロックでの目標移動軌跡同士がなす角度 0が小さい場合、 ォーバラッブ処理に閬連する一方のブロックでの最後の 補間周期 （他方のブロックでの最初の補間周期） での各 軸目標移動量は、 オーバラップ処理後の目標軌跡 （図中、 破線で示す） が当初企図した軌跡 （図中、 実線で示す） から大きなずれを生じて加工精度が大きく損なわれるほ ど、 不適正になることはない。 しかし、 両目標移動軌跡 がなす角度 が大き くなるほど、 ォ一バラッブ処理後の 各軸目標移動量が不適正になつて加工精度が低下する (第 7図） 。
    [0009] 発 明 の 開 示
    [0010] 本発明の目的は、 数値制御プログラム実行時の各補間 周期において用いるべき各軸目標移動量を適正に決定し かつプログラム化でき、 これによ り加工速度および加工 精度を向上でき る自動プログラミ ングにおける補間方法 を提供することにある。
    [0011] 上述の目的を達成するため、 本発明の自動ブログラ ミ ングにおける補間方法は、 数値制御プログラムを構成す るプロックの各々での始点から目標終点までの区間を区 分して得た複数の副区間のうちの、 副区間長ざが一補間 周期あた りの目標移動量に等しいものについての各軸目 標移動量を夫々算出する工程 （ a ) と、 各前記ブロック での最後の副区間の長さが前記目標移動量よ り も小さい か否かを判別する工程 （ b〉 と、 前記目標移動量よ り も 小さい長ざを有すると判別された最後の副区間の各々に ついてオーバラップ処理の実行を許容する所定の条件が 成立するか否かを判別する工程 （ c ) と、 前記所定の条 件が成立すると判別された最後の副区間の各々における 各軸目標移動量を前記オーバラップ処理を実行して算出 する工程 （ d ) と、 前記所定の条件が成立しないと判別 された最後の副区間の各々における各軸目標移動'量を前 記オーバラップ処理を実行するこ となく算出する工程 ( e ) とを備える。
    [0012] 好ま し く は、 前記工程 （ b ) において、 各前記ブロッ クでの目標移動軌跡と該ブロックに隣るプロックでの目 標移動軌跡とがなす角度が基準角度よりも小ざいか否か を判別し、 前記目標移動軌跡間角度が前記基準角度より も小ざいと判別されたとき当該判別に関連する最後の副 区間について前記所定の条件が成立すると判別する。
    [0013] さらに好ましく は、 前記工程 （ b ) において、 各前記 プロックでの最後の副区間の長さが基準長さより小さい か否かを判別し、 前記最後の副区間長さが前記基準長さ よりも小ざいと判別されたとき当該判別に閬達する最後 の副区間について前記所定の条件が成立すると判別する。
    [0014] 上述のように、 本発明は、 数値制御プログラムを構成 するブロックの各々を区分して得た複数の副区間の最後 の副区間の長ざが一補間周期あたりの目標移動量よりも 小さくかつ当該副区間について所定の条件が成立すると き当該副区間における各軸目標移動量をオーバラッブ処 理によ り算出する一方、 所定の条件が成立しないときは オーバラップ処理を実行することなく最後の副区間にお ける各軸目標移動量を算出するようにしたので、 目.標移 動量よ りも長さが短い最後の副区間の全てにおける各軸 目標移動量をオーバラップ処理により算出する場合に比 ベて、 加工速度低下を防止しつつ加工精度を向上できる。 また、 各ブロックでの目標移動軌跡と該ブロッグに隣る ブロックでの目標移動軌跡がなす角度が基準角度よりも 大きい場合でも基準長さよりも長さが小さい最後の副区 間についてはオーバラヅブ処理によ り各軸目標移動量を 算出する ように したので、 加工精度の低下を防止しつつ その他の副区間での加工速度と同一速度での加工を行え、 従って、 円滑な加工を行える。
    [0015] 図 面 の 簡 単 な 説 明
    [0016] 第 1 図は本発明の一実施例による補間方法が適用され る自動ブログラミ ング装匿を示す概略ブロック図、 第 2 図は第 1 図の装置によ り行われる実行デ一 タ作成処理を 示すフ ローチャ ー ト、 第 3図は目標移動軌跡間角度が基 準角度よ りも小さい場合での第 2図の補間処理を説明す る図、 第 4図はオーバラップ処理が禁止される場合での 第 3図と同様の図、 第 5図は目標移動軌跡間角度が基準 角度よ り も大きい場合での第 3図と同様の図、 第 6図は 目標移動軌跡間角度が小さい場合での従来の補間方法を 示す図、 および第 7図は目標移動軌跡間角度が大きい場 合での従来の補間方法を示す図である。
    [0017] 発明を実施するための最良の形態
    [0018] 第 1 図を参照すると、 本発明の一実施例によ る補間方 法が適用される従来公知の対話型自動ブログラミング装 蚩は、 中央処理装 g (以下、 C P Uと云う） 1 と、 ブ口 グラミ ング装置運転用の制御プログラムを格納した リ ー ドオン リ メモリ （ R OM) 2と、 数値制御 （N C ) ブロ グラムの格納および C P U 1 によ る演算実行中のデータ の一時記憶等に用いるランダムアクセスメモリ （ R AM) 3とを備えている。 ブログラミ ング装置は、 キーボー ド 4, グラフ ィ ッ クディ スプレイ装匿 （以下、 C R Tと云 う） 5, 実行データ格納用のデータ記恡メモリ 6および ディスクコン ト ローラ 7をさらに備え、 要素 2〜7はバ ス 9を介して C P U 1 に接続されている。
    [0019] そして、 自動ブログラミング装 gは、 C R T 5に表示 される各種メッセージに従うオペレータのキーボード操 作に応じて自動作成した NCプログラムを RAM3内に 格納し、 或は、 フロッピーディスク 8に格納した作成済 みの N Cブ口グラムをディスクコン トローラ 7を介して、 または、 作成済みの N Cブログラムを図示しないチープ リーダを介して読み取り、 これを R AM3内に格納する ようになっている。
    [0020] 本実施例の N Cプログラムは、 例えば、 N C装置を搭 载した工作機械 （図示略） の工具を X軸用， Y軸用， Z 軸用の 3つのサーボモータにより駆動して第 3図に示す — 2つの直線区間 AB， B Cを含む複数の区間からなる 3 次元工具軌跡に沿って移動させ、 これによ りワーク （図 示略） を所要の輪郭形状に加工するためので、 上記複数 の区間に夫々対応しかつ移動指令を含む複数のプロ.ック を含んでいる。 そして、 各該区間は、 一補間周期あたり の目標移動量 （補間周期と目標移動速度との積） Pに等 しい長さを夫々有する複数の副区間と、 値 Pに等しく或 は値 Pよ りも小さい長さを有する最後の副区間どからな る。
    [0021] 自動プログラミング装置は、 移動指令を含むブロック の各々における夫々の補間周期での各軸目標移動量を箅 出して実行デー タ と して記憶する よ うになっている。 ま た、 N C装匿は、 移動指令を含むブロックの各々を実行 中、 夫々の補間周期における各軸目標移動量を実時間で 演箅する ことなく、 ブログラム化された各軸目標移動量 を N Cプログラムから読出して各軸サーボ回路 （図示略） に送出するようになっている。
    [0022] 以下、 上記自動ブログラミング装置の作動を説明する。 実行データ作成前、 オペレー タは、 オーバラッブ処理 を実行すべきか否かの判別に夫々用いられる、 相隣るブ ロックでの目標移動軌跡同士 （第 3図に直線 A B， B C で例示する） がなす角度 0 についての判別基準値 0 s お よび各プロックの最後の副区間の目標移動量についての 判別基準値 P s をキーボー ド 4を介して入力する。 この オペレー タ操作に応じて自動プログラミング装置の C P U 1 はこれらの判別基準値 S s , P s を R A M 3内に格 納する。 その後、 オペレ ータがキーボー ド 4を介して実 行デー タ作成指令を入力すると、 C P U 1 は第 2図の実 行デー タ作成処理を閲始する。
    [0023] 先ず、 C P U 1 は、 R A M 3から実行データ作成の基 礎となる N Cブログラムの一つのブロックを読出し （ス テツブ S 1 ) 、 当該ブロックに移動指令ひいては補間指 令が含まれているか否かを判別する （ステップ S' 2 )。 第 2図の処理開始直後に読出される第 1 番目のブロック は補間指令を含まず、 ステップ S 2での判別結果が否定 になるので、 次に、 ステップ S 1 で読出したブロックの 前のブロックにおける目標終点までの補間処理が終了し たか否かを判別する （ステップ S 1 3 )。 第 1番目のブ ロックについてはステップ S 1 3での判別結果が肯定に なるので、 ステップ S 1で読出したブロックでの指令を データ記憶メモリ 6に格納する （ステップ S 1 5 )。 次 に、 ステップ S 1で読出したブロックに終了指令が含ま れているか否かを判別する （ステップ S 1 6 )。 第 1番 目のブロックについてのステップ S 1 6での判別結果は 否定になるのでステップ S 1 に戻って次のブロックを読 出す。 ―
    [0024] その後の実行データ作成処理周期におけるステップ S 2において、 当該処理周期のステップ S 1で読出したブ ロックが補間指令を含んでいると判別すると、 当該プロ ックにおける始点および目標終点 （第 3図に符号 B， C で夫々例示する） の夫々の座標値を読み取る （ステップ S 3 ) 。 次いで、 今回処理同期のステップ S 1 で読出し たブロックの直前のブロックでの目標終点 Bまでの補間 処理が完了したか否かを判別する （ステップ 3 4 )；» 詳 しくは、 前のプロックでの指令移動量が一補間周期あた りの目標移動量 Pで割り切れたか否かを、 すなわち、 今 回処理周期より前の処理周期において後述のステップ S 1 1 に対応するステップを実行して得た商 （=指令移動 量 Z P ) の整数部分の値 nと値 Pとの積 n P (第 3図の 点 a nの座標位 に対応） が前のブロックでの目標終点 Bに一致するか否かを判別する。 ステップ S 4での判別結果が肯定すなわち前のプロッ クでの目標終点 B までの補間処理が完了していれば、 今 回の処理周期のステップ S 1 で読出したプロックについ ての補間処理を開始するためにステップ S 1 0に移行す る。 このステップ S 1 0において、 今回のプロックでの 目標移動量を一補間周期での目標移動量 Pで割り、 この 結果得た商の整数部分の値 n， を求める。 次いで、 一補 間周期あた りの各軸の目標移動量 （インク リメンタル量） を算出 し、 該算出値を上記値 n ' に等しい個数だけデー タ記憶メモリ 6に順次記憶する （ステップ S 1 1 ) 。 そ して、 今回プロックの最後の副区間の始点 b nの座標位 匿または目標終点 Cの座標位置を表す、 値 n ' と値 P と の積 n， Pを記憶し （ステップ S 1 2 ) 、 これによ り現 プロック についての補間処理を終了し、 ステップ S 1 に 戻る。
    [0025] 一方、 ステップ S 4での判別結果が否定すなわち前の ブロッ クでの目標終点 B までの補間処理が完了していな ければ、 前のブロックの最後の副区間についての補間処 理を開始するためにステップ S 5 に移行する。 ステップ S 5において、 前のブロックでの最後の副区間の始点 a n ( = n P ) , 現ブロックでの始点 B及び目標終点 Cの 夫々の座標位置に基づいて前のブロックでの目標'移動軌 跡 A B と現ブロッ クでの目標移動軌跡 B C とがなす角度 e を算出する。 次に、 箅出角度 が基準角度 0 s以上で あるか否かを判別し （ステップ S 6 ) 、 判別結果が否定 であれば （第 3図）、 オーバラップ処理を実行する （ス テツブ S 7〉。
    [0026] すなわち、 前のプロックでの最後の副区間の始点 a n を中心としかつ一補間周期あたりの目標移動量 Pを半径 とする球と現プロックでの目標移動軌跡 B Cとの交点 b 1の座標位置を先ず算出する。 次に、 交点 b lを前のブ ロックでの最後の副区間の目標終点 （現ブロックでの始 点） と してデータ記恡メモリ 6に記憶する。 そして、 最 後の副区間 （補間周期） での各軸目標移動量を算出， 記 億する。 結果として、 前のブロックにおける最後の副区 間での目標移動速度はその他の副区間のものに等しく、 最後の副区間での各軸目標移動量の少なく とも一部はそ の他の区間のものと栢違する。 この様にして前のブロッ クでの最後の副区間についての補間処理 （オーバラップ 処理） を終了すると、 現ブロックの夫々の副区間につい ての補間処理を行うべく上記ステップ S 1 0〜 S 1 2を 実行する。 但し、 上記ステップ S 7でオーバラップ処理 が実行ざれて現ブロックでの始点の点 Bから点 b 1.への 修正に伴い、 スチップ S 1 0において値 Pで除算される べき現ブロックにおける目標移動量を修正する。
    [0027] 前のブロックの最後の副区間についての補間処理に関 逢して、 上記ステップ S 6での判別結果が肯定すなわち 前のブロックでの目標軌跡と今回ブロックでの目標軌跡 とがなす角度 6が判別基準角度 0 s以上であると判別す ると、 C P U 1 は、 前のブロックにおける最後の副区間 の始点 a n と目標終点 B間距離が判別基準長さ P s以上 であるか否かを判別する （ステップ S 8 ) 。 判別結果が 否定すなわち最後の副区間の長さが値 P s よ り も小さけ れば （第 5図） 、 上記オーバラップ処理スチップ S 7に 移行して上述の場合と同様、 前のプロックの最後の副区 間についての補間処理を実行し、 次いで、 現ブロックに ついての補間処理を行う。 一方、 ステップ S 6， S 8で の判別結果の双方が肯定すなわち目標軌跡間角度 が基 準角度 S s以上でかつ最後の副区間長さが基準長さ P s 以上であれば （第 4図） 、 前のブロックの最後の副区間 についての補間処理ではオーバラップ処理を行わずに、 最後の副区間の始点 a n および目標終点 Bの夫々の座標 位 gに基づいて当該副区間における各軸目標移動量を算 出， 記憶する。 結果と して、 最後の副区間での各軸目標 移動量の少なく とも一部ならびに目標移動速度はその他 の区間のものと相違する。 この様にして前のブロックで の最後の副区間についての補間処理を終了すると、 現プ ロックの夫々の副区間についての補間処理を行うべく上 言己ステップ S 1 0〜S 1 2を実行する。 この場合、 ォー バラッブ処理を経る場合とは異なり、 現ブロックでの始 点を修正する必要はない。
    [0028] 前のブロックに補間指令が含まれる一方で、 現'ブロッ クに補間指令が舍まれていない場合、 スチップ S 2から ステップ S 1 3 に移行して前のブロックでの最後の副区 間についての補間処理が終了しているか否かを判別する。 この判別結果が否定ならば、 ステップ S 9に対応するス チップ S 1 4において当該副区間における各軸目標移動 量を算出， 記憶した後、 現プロックでの指令をデータ記 恡メモリ 6に格納する （ステップ S 1 5〉。
    [0029] その後の処理周期においてスチッブ S 1で読出したプ ロックが終了指令を舍むとステップ S 1 6において判別 されると、 第 2図の実行データ作成処理を終了する。 斯 く して、 補間^理済みの輪郭制御用の数値制御ブログラ ムがデータ記恡メモリ 6に格納される。 C P U 1は、 補 間処理済みのプログラムをメモリ 6から、 例えばデイス クコントローラ 7に裝垴したフロッピーディスク 8に転 送する。
    [0030] そして、 フロッピーディスク 8から図示しない数値制 御装置に辅間処理済みの輪郭制御用の数値制御ブログラ ムを入力した後、 数値制御装置の制御下で工作機械を逞 転すると、 数値制御裝匮は補間周期毎に当該ブログラム から各軸目標移動量の対応するものを読出して工具を一 連の目標移動軌跡に沿って移動させてワークを所要の輪 郭形状に加工する。 この間、 各軸目標移動量を実時間演 算する必要がないので、 高速加工可能である。
    [0031] プログラムの或るブロックを実行時、 当該ブロックの 最後の副区間の長さが一補間周期あたりの目標移動量 P よりも短くかつ当該ブロック及びその次のプロックの目 標移動軌跡同士がなす角度 が基準角度 0 s よりも小ざ い場合 （第 3図〉 、 ならびに、 角度 0が基準角度 s以 上でかつ最後の副区間の長さが目標移動量 P及び基準長 ざ P s よ りも小さい場合 （第 5図） 、 数値制御装 gは、 上述のオーバラップ処理済みの各軸目標移動量に応じて 工具を駆動する。 結果として、 最後の副区間においても その他の副区間での加工速度と同一速度で加工ざれ、 ま た、 企図した移動軌跡 （第 3図及び第 5図に実線で示す） から大きいずれのない目標移動軌跡 （第 3図及び第 5図 に破線で示す） に沿って工具を移動できるので加工精度 に実質的な低下を来すことがない◊
    [0032] 一方、 上記角度 0が基準角度 0 s以上でかつ最後の副 区間長さが目標移動量 Pよりも小さくかつ上記基準長さ P s以上である場合 （第 4図）、 数値制御装 gは、 ォー バラッブ処理を行うことなく決定した各軸目標移動量に 応じて工具を駆動する。 この結果、 目標工具移動軌跡は 企図したものから大きくずれることがなく、 加工精度が 維持される。
    权利要求:
    Claims請 求 の 範 囲
    1 . 数値制御プログラムを構成するブロックの各々での 始点から目標終点までの区間を区分して得た複数の副 区間のうちの、 副区間長さが一補間周期あたりの目標 移動量に等しいものについての各軸目標移動童を夫々 算出する工程 （ a ) と、 各前記プロックでの最後の副 区間の長さが前記目標移動童よりも小さいか否かを判 別する工程 （ b ) と、 前記目標移動量よ りも小ざい長 さを有すると判別された最後の副区間の各々について オーバラップ処理の実行を許容する所定の条件が成立 するか否かを判別する工程 （ c〉 と、 前記所定の条件 が成立すると判別された最後の副区間の各々における 各軸目標移動量を前記オーバラップ処理を実行して箅 出する工程 （ d ) と、 前記所定の条件が成立しないと 判別された最後の副区間の各々における各軸目標移動 量を前記ォーバラップ処理を実行することなく算出す る工程 （ e ) とを倫える自動プログラミングにおける 補間方法。
    2. 前記工程 （ b ) において、 各前記プロックでの目標 移動軌跡と該ブロックに隣るブロックでの目標移動軌 跡がなす角度が基準角度よりも小ざいか否かを判別し、 前記目標移動軌跡間角度が前記基準角度よりも小さい と判別されたとき当該判別に関連する最後の副区間に ついて前記所定の条件が成立すると判別する請求の範 囲第 1項記載の自動ブログラミングにおける補間方法。
    3. 前記工程 （ b ) において、 各前記プロックでの最後 の副区間の長さが基準長さより小ざいか否かを判別し、 前記最後の副区間長さが前記基準長さよ りも小さいと 判別されたとき当該判別に閬連する最後の副区間につ いて前記所定の条件が成立すると判別する請求の範囲 第 1項記載の自動プログラミングにおける補間方法。
    4. 前記数値制御プログラムの前記ブロックを順次読出 す工程 （ f ) と、 前記読出したプロックが移動指令を 含むか否かを判別する工程 （ g〉 と、 前記移動指令を 含まないプロックの各々について前記工程 （ a ) 〜
    ( e ) を実行することなく記憶する工程 （h〉 と、 前 記移動指令を含むブロックについて前記工程 （ a〉 ， ( d ) ， （ e ) の対応するものを実行して算出した前
    、 記各軸目標移動量の夫々を記憶する工程 （ i ) とをさ らに含む請求の範囲第 1項記载の自動プログラミング における補間方法。
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
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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:
    1990-06-14| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): US |
    1990-06-14| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE ES FR GB IT LU NL SE |
    1990-07-09| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1989913092 Country of ref document: EP |
    1991-04-24| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1989913092 Country of ref document: EP |
    1996-03-13| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1989913092 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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    JP63/299646||1988-11-29||DE1989625969| DE68925969T2|1988-11-29|1989-11-22|Verfahren zur interpolation beim automatischen programmieren|
    EP19890913092| EP0423342B1|1988-11-29|1989-11-22|Interpolation method in automatic programming|
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