JPS5835607A - 数値制御装置 - Google Patents

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】 本発明は数値ｍＪａ方式に係り、特にコーナ部の切削ｙ
ｃ　ｓ、−ける加工娯差及び円弧切削における半径方向
誤差を許容範囲内におさめることが可能な数値制御方式
Ｖζ関する。

数値制御ｉｌｌ装置におけるデータの読込み方法として
はデータの先読みというテクニックがある。これは、以
下の理由によるものである。即ち先読みのアクニックに
よらず加工或いは移動終了毎に、仄のブロックのＮＣデ
ータを読み込み、ついでフォーマットチェック、翻訳（
デコード）、移動量（インクリメンタルｔ）の算出その
他の前処理を何なってから移動或いは加工制御を行なう
従来の方法では、―１１処理時間及びテーブル等を駆動
する七−夕の応答性の問題からＮＣ装置での処理が工作
＋１＆械の動作に追従せず加工効率が落ちるからである
。このため上記データの先読みのテクニックが用いられ
るようになっ友。このデータの光絖み法は第１図に示す
如く現ブロックたとえば第１ブロックＢ、によるＮＣ７
１Ω″工制御中Ｗ貫に次のブロックＢ、のＮＣデータを
先読みし、埃ブロックＢ、によるＮＣ加工制’１４）Ｗ
＋と併行して次のブロックＢ！の＾１処珈を行なってお
き、該現ブロックＢ、によるＮＣ加工制御終了と同時に
前処理済みの次のフロックＢ２のＮＣデータに基いてＮ
Ｃ加工計１＃Ｗｌを何なう方法である。そして、このデ
ータ先読み法ンζ上ｔ［は移動終了後に前処理に費する
時間を待つ必斐１Ｊなく直ちに移動でき、加工効率の同
上か図れる。

ところで、か＼るデータ先読みによる畝俸制−において
は、サーボ系の遅れに起因して、、たとえば指数関数状
の加減速特性及び使用されるＤＣ−ｔｌｌデボータ特性
などに起因してコーナＳｔ曲がる時、あるいは円弧切削
の時、工ＪＩＬａ路（土臭中心通路）と指令通路間に１
８２図、＃！５図に４ζ丁ような微小のずれが生じる。

冑、第２図及び第５図において実線は指令通路、点線は
工具通路である。

か＼る工具通路は ｔａｌ送り速ｔ　ｌ　■Ｓｔ　ｖ、　Ｊｔｂｌコーナの
角ｆ（＃） （Ｃ１切削時の指数関数状加減速の時定数（Ｔｅｌｌｄ
ｌ使用するモータの種類 等に依存する。即ち工具通路と指令通路の差はこれらパ
ラメータに依存する。そして、この工具通路と指令通路
の差は加工誤差となり許容誤差内に入ることが要求され
る。この九め、従来ＦｉＮＣテープ作成時に加工誤差が
許容誤差内に入るように考慮しながら送り速度を決定し
たり、或いはコーナ前後のブロックに和尚する指令デー
タ間にドウエル（ＣＯ４１の指令を入れ適当な時間停止
するような工夫をしながらプログラオングを行なってい
た。

この九め、プログラゼングが極めて煩雑となると共に、
テープ長が長くなる欠点がめった。又、加工１差は一般
に制御する工作機械毎に異なるため、工ｔ’を機械毎に
１０グライングをする必要があり、ＮＣＣチー作成に和
尚の労力と時間ｔ−要していた。

従って、本発明はコーナ切削、円弧切削においてサーボ
系の遅れに起因する加工誤差を考慮することなく簡単Ｋ
ＮＣテープを作成でき、しかもテープ長を短くでき、更
には工作機械毎ｔｌｃ　Ｎ　Ｃアープを作成する必要が
ない数値制御方式を提供することを目的とする。

以下、本発明を図面に従って畦細に説明する。

第４図はコーナ部での工具通路を説明する説明図である
。今、送り速度ｖがコーナ部の前後で一寛であり、又先
読みにより指令データを読取るものとし、且つコーナ０
の座標を（０，０）とすると、コーナ部のＸ軸方向の送
り速度、Ｙ軸方向の送り速度は近似的に次式で表わされ
る。

・・・・・・・・・・・・・・・・　（１）・・・・・
・・・・・・・・・・・・・　（２）従って、時刻ｔに
おける工具通路の座ｍＦ１次式により算出される。

Ｘ（ｔｌ＝／１Ｖｘｔｔｌｄｔ　　Ｘ。

−ＶＸ、　（ＴＩ＋ＴＩ−ｔ　）　　・・・・・・・・
・曲・・・曲間（５）Ｙｌｔｌ　＝　／１Ｖｙ（ｔ）　
ｄ　ｔ　−Ｙ＠ＶＦｍ　（’ｒ、＋’ｒ冨−ｔ）　　・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・＋４
１間、Ｖｘｌ　＝Ｖ、　ＣＯ３ψＩ Ｖｙｌ　＝Ｖ、　＄１１９１１ Ｖｘｌ＝Ｖ、ｃｏｓψｇ ■ｙ、＝ｖ、　ａｌ１９１１ π−（ψ１−ψ、）＝θ Ｘ＠　＝　Ｖｘ　１　（Ｔｌ　＋　ＴＩ）Ｙｅ　＝　Ｖ
）’＋　（Ｔｅ　＋　Ｔｍ　）であり、又 ＴＩ：加減速時定数 Ｔ、：ＤＣサーボモータの時定数 ■　：コーナ前後のブロックでの送り速度ＶｘＩ：１Ｍ
＋ブロックでの送り速度のＸ軸成分ｖｙ１：前ブロック
での送り速度のＹ４１１成分Ｖｘｌ　：後ブロックでの
送り速度のＸ＠成分ＶＹｓ　：後ブロックでの送り速度
のＹ軸成分θ　：コーナの角度 ψ１　：前ブロックの指令通路方向とＸ軸とのなす角 ｖｌ：後ブロックの指令通路方向とＸ軸とのなす角 である。従って、最大の加工誤差ΔｅはΔａ町−Ｘ　Ｖ
’　）Ｑｔｌ”　＋　Ｙｔｔ）”　　　　・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・（５１となり、加減速時
定数Ｔ５或いは送り速度■を変化させることによりΔＣ
の大きさを制御できる。

第５図は円弧切削の場合の中径方向＃Ａ差を１！５２明
する説明図であり、実線は指令通路１．Ｌ線は工具の実
際の通路である。さて、ＮＣ鉄装は加減速をなめらかに
行うために指数関数的に指令速ｔ′に加速及び減速する
加減速回路を用いており、指令ｖｃ対して出力は一次遅
れ系で追従する。又ＤＣヤーボモータを使用するときＫ
Ｆ１更に七〜りによる遅れを生じ、円弧補間の場合半径
方向に第５図に示すΔｒの誤差が生じる。さて、Δｒを
半径誤差の最大値（■）、■を送ゆ速［（１ｓｅｃ）、
ｒを円弧半径（ｍ）、ＴＩを切削時ノ加減速時定ａ（ｓ
＠ｃ）、Ｔ、をＤＣモータの時定数とすればΔｒＦｉ次
式により表現され、コーナ加工時における加工誤差ΔＣ
と同様に、加減速時定数ＴＩ或いは送り速ｆｖを変化さ
せることによりΔｒの大音さを制御できる。

第６図は本発明の数値制御方式を実現するためのフロッ
ク図である。

図において１０１はＮＣ指令データが穿孔されている紙
チー７．１１）２Ｆｉ制御部であり、紙チー１１０１か
ら図示しないテープリーグを介してＮＣデータを読取ら
せると共に、読取られたＮＣデータを解読し、たとえば
Ｍ、Ｓ、Ｔ＠能命令等であれは図示しない強電盤を介し
て機械側へ送出し、又移動指令であれば後段のパルス分
配器に出力する。

又、制御部１０２は比較選択回路１０２畠を有している
。仁の比較選択回路１０２ａには、（５）式と許容娯差
量ＥＴを用いて予め演算された直線切削時における上限
速ＩＤＹＬと、同様に（６）式とＥＴから得られ九円弧
切削時における上限速ｊｆｖｃとがそれぞれ入力されて
いる。ｌｊｄ、Ｖｉ、とｖｃのうち小さいほうをただ１
つ上限速度として入力してもよい。また比較選択回路１
０２１には指令速匿Ｖｉ韮びに直伽袖間（Ｇ（Ｎ）と円
弧補間（ＧＯ２，ＧＯ５）を区別する信号ＬＣＩが入力
されている。従って、比較選択回路１０２ａは指令速ｆ
ｖ１が読込まれると、現在［接補関モード中であれば、
該■１と直線切削時における上限速＆ＶＬとの大小比較
を行ない、 Ｖｉ　（Ｖｌ。

であればｖｉをそのま〜出力し、 ｖｌ〉ｖＬ であればｖＬを出力する。

又、比較選択回路１０２朧に、現在円弧補間モード中で
あれば、指令速度Ｖｉと円弧切削時における上限速１ｊ
ｔＶｃとの大小比較を行ない、Ｖｉ（Ｖ。

ならばＶｉをそのま＼出力し、 Ｖｉ）ＶＣ ならけｖｃを出力する。即ち、■１がｖＬ、ｖ。より大
きいときはＶｌ、又はｖｃにクランプされる。１０５・
はパルス分配器であシ移動指令に基いて公知のパルス分
配演算を実行して速度指令■に応じ比濁波数の分配パル
スＰ−を発生する。１０４は分配パルス列Ｐｓのパルス
速度を該パルス列の発生時に指数関数的に加速し、又皺
パルス列の終了時に指数関数的に減速してパルス列Ｐｉ
を発生する公知の加減速回路、１０５はテーブルＴＢ或
いは工具を駆動する直流モータ、１０６は直流モータが
所定量回転する毎に１個のフィードバックパルスＥＰを
発生するバルスコーダ、１０７は誤差演算記憶部であり
、たとえば可逆カウンタにより構成され、加減速回路１
０４から発生した入力パルスＰｉ　　の数とフィードバ
ックパルスＦＰの差Ｅｒ　ｔ−記憶する。冑、コノ−差
演算記憶部は図示の如（Ｐｉ　　とＦＰＯ差Ｋｒを演算
する演算回路１０７ｍとＥｒｔ記憶する誤差レジスタＩ
Ｄ７ｂとで構成してもよい。即ち、誤差演算記憶５１０
７は直流モーター０５が十方向ｔＣ回転しているものと
すれば入力パルスＰ＆が発生する毎に該パルスＰｉをカ
ウントアツプし、又フィードバックパルスＦＰが発生す
る毎にその内容をカウントダウンし、入力パルス数とフ
ィードバックパルス数の！Ｅｆｔ娯差レジスター０７ｂ
に記憶する。１０８は誤差レジスタ１０７ｂ（り内容に
比例し九アナログ電圧奮発生するＤＡ変換器、１０？ｄ
速度制御回路でめる。

畜て、予め直線及び円弧切削時におけろ上限速度ｖＬ、
■ｏが演算されて比較演算回路１０２ａに入力されてい
る。この状態で、紙チー１１０１から読込まれ九ＮＣデ
ータが切削指令であれば制帽１０２は指令速度ｖ４１比
較選択回路１０２ａに入力すると共に、直線及び円弧補
間モード會示す信号ＬＣＩｔ同様に比較選択回路１０２
１に入力する。比較選択回路１０２ｍは前述の如く指令
速度■ムとｖＬ又ハ■　との大小比較を行ない速度指令
Ｖ。Ｍｒパルス分配器１０５に入力する。これと併行し
て制＃部１０２はインクリメンタル値を演算し該インク
リメンタル値をパルス分配器１０５に入力する。

パルス分配器１０５はインクリメンタル値と速度指令Ｖ
ＣＭとに基いてパルス分配演算を実行して分配パルスＰ
ｓを出力する。加減速回路１０４はこの分配パルスＰｓ
を入力され、そのパルス速度を加減速して指令パルス列
Ｐ１を誤差演算記憶部１０７に入力する。これにより誤
差レジスタ１０７ｂの内容は零でなくなるから、ＤＡ変
換器１０８から電圧が出力され、速度制御回路１０９に
よりモータ１０５は駆動され、テーブルＴＢが移動する
。モータ１０５が所定量回転すればパルス分配器からフ
ィードバックパルスＦＰが発生し誤差演算記憶部１０７
に人力され、誤差レジスタ１０７ｂには指令パルスＰｉ
　Ｏ数とフィードバックパルスＦＰの数との差Ｅｒが記
憶されることになる。ヤして、以後該差Ｅｒが零となる
ようにサーボ制御されテーブルＴＢは目標位置に向って
、或いは指令通路に沿って速Ｊｍ　ＶＣＭで移動して停
止する。以上から、テーブル、工具などの可動部は所定
速度以下に押えられ、コ−す部の切削及び円弧切削にお
いて、加工誤差は許容誤差を越えることはない。

尚、以上はコーナ前後のブロックのうち内ブロックの送
り速度を共に所定速度以下に押ｔｅ場合であるが、その
他送り速度を制御する具体的な方法としては （イ）、コーナの前後のブロックのうち前ブロックの終
点近くの速度を下げる、 （ロ）、コーナの前後のブロックのうち後フロックの始
点（コーナ）近くの速度を下げる、１／ｉ、　（イ）、
（ロ）の両方を行なうなどの方法がある。そして、（イ
１の速度を下けるタイミングは残移動量を監視し、該残
移動量が所定以下になっ曳とき速ＷＬｔ−下け、又（口
１の場合にはコーナよりの移動量を監視し、該移動量が
所定値以上になる迄速度を下けるなどの方法に↓り速駿
制御を行なう。

以上、予め可能な送９速匿の上＠會求めておき、この上
限速度をオーバする送り速度が指令されたとき、送り速
度を該上限速度でクランプする場合について説明したが
、加工形状と許容誤差に基いて現在爽村中の医の指令デ
ータに基づくパルス分配演算の開始を遅らせて、加工誤
差を許容誤差内に納めるようにすることもできる。

第７図はか＼る方法を説明する説明図であり、コーナＣ
Ｐの前後のプロッタＢＩＩＢｍは誼コーナＣＰで直角に
交わり、前ブロックＢ１はＸ軸に平行であり、後ブロッ
クＢ、ｒｉＹ軸に平行である。

さて、前ブロックＢ１を切削している切削速ｔは、サー
ボ系が１次脣性であるとすれば第７図（Ｂ）に示す卵〈
７−す近傍において指令速度■１　　より指数関数的に
減少する。このとき、後ブロックＢ、の指令データに基
づくパルス分配演算を、＠７図（Ｑ　Ｋ示すように前ブ
ロックＢ、の減速開始時刻ｔ０より始めるρ・（実１ｌ
Ｉ）、ブロックＢＳの減速完了後ｔ１より始めるか（一
点鎖線）、或いｔｉｔｅと１．０間の時刻１、より始め
るか（点線）に応じて加工誤差が変化する。即ち、第７
図囚の実線、点線、一点鎖線に示すように、後ブロック
Ｂ、のパルス分配を遅らせる程、加工誤差は小さくなる
。

第８図は上記方法を実現するブロック図であり、第６図
と同一部分には同一符号に付し、その絆細な説明は省略
する。

第８図において第６図と異なる部分に＋５１．　（６１
式から求まる加工誤差と許容誤差の差に応じて次ブロッ
クのパルス分配開始時刻を遅らせる点である。

即ち、制＃部１０２には、加工誤差を求め、該加工誤差
と許容誤差ＥＴとの差を求める演算回路１０２ｂと、板
葺とパルス分配開始遅延時間との対応を記憶するテーブ
ル１０２ｃと、タイマ１０２ｄがそれぞれ設けられてお
り、板葺に応じ友遅砥時間鮭１１１！後にパルス分配開
始信号ＰＤＳがタイマ１０２ｄよりパルス分配器１０ｓ
に入力される。即ち、加工データが紙チー１１０１より
読取られ＼ば、演算回路１０２ｂは直線補間モード中で
あるか、円弧補間モード中であるかに厄じて（５１，（
６１式の演算を行なって加工誤差Ｅｒを求め、しかる後
該加１．−差Ｅｒ　と許容誤差ＥＴの差（Ｅｒ　−ＥＴ
　）を演算する。ついで、差（Ｅｒ−ＥＴ）の大きさに
応じてテーブル１０２Ｃより所望の遅延時間Ｔｄを求め
る。ヤして、填在爽打中のパルス分配演算終了後であっ
て遅延時間Ｔｄ後にパルス分配開始信号ＰＤＳをパルス
分配器１０５に入力し、それ以前に入力されている次ブ
ロッ°りの指令データに基いてパルス分配器をしてパル
ス分配演算を開始せしめる。冑、Ｅｒ（１丁のときはパ
ルス分配開始違蔦時間は零である。

以上、本発明によればコーナ切削、円弧切削におけるサ
ーボ系の遅れに起因する加工誤差を考直することな（Ｎ
Ｃテープを作成しても、自動的に送り速度に制限が加わ
り、或ｖｈは次ブロックのパルス分配演算時刻が遅延せ
しめられ加工誤差は許容誤差を越えることはない、従っ
て、ＮＣテープの作成は極めて簡単となり、しかもドウ
エルＱＯ４など命令を用いる必ｌ！亀ないからテープ長
は短くなる。更に、工作機械に応じてＮＣテープを作成
する必要もない。

【図面の簡単な説明】

第１図はデータ先読みの説明図、第２図及び第５図はコ
ーナ加工及び円弧切削時における加工誤差説明図、第４
図はコーナ郁での工具通路説明図、第５図は円弧切削の
場合の半径方向１ｉａｌ！説明図、第６図は本発明の実
施例ブロック図、第７図及び第８図は共に本発明の詳細
な説明図であり、第７図は次ブロックのパルス分配時刻
を遅延させた場合の遅延時間と加工誤差との関係説明図
、ｇａ図は本発明の別の実施例ブロック図である。 １０２・・・制御部、１０２．・・・比較選択回路、＋
０２ｂ・・・演算回路、１０２ｃ・・・テーブル、＋０
２ｄ・・・タイマ、１０５・・・パルス分配器。 特許出願人　　　富士通ファナック株式会社代理人　弁
理士　仕　　　　　實 外２名 （ロ） 〜４“

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （り複数の指令データからなる加エフ゛ログフムに基い
   て数値制御処理を行なうと共に、−の指令データに基づ
   く数値制御処理終了後に読取−）た或いは先読みされて
   いる次の指令データに基・、為て数値制御処理を行なう
   数値制御方式において、加工ソロダラムで指令された加
   工物の形状と許容ｇ　７１．６加工誤差に基いて上限の
   送り速Ｉｊ１會求ｆ）（該上限の送り速度をオーバする
   送゛り連駿が指令されても集線の送り速度を該上限の送
   り速腋Ｖ（クフンプすることを特徴とする数値制御処理
   。 （２）複数の指令データからなる加ニブログラムに基い
   て数値制御処理を行なうと共ＶＣ１−の指令アークに基
   づく数値制御処理終了後に読取った或いは先読みされて
   いる指令データに基いて欽稙制（２）処理を行なう数値
   制御方式において、ＩＪＬ１１１０クラムで指令された
   加工物の形状とト合される加工＃　＃　Ｋ　ＬＩ、じて
   、前記法の指令データに基づくパルス分配演算の開始を
   遅らせること１ｍ黴とする数イ１ｈＩＩ！Ｉｊ鉤方式。