JP2016066375A - Numerical control device suppressing backlash occurring during tool tip point control - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、数値制御装置に関し、特に工具先端点制御中に生じるバックラッシを抑制可能とする数値制御装置に関する。 The present invention relates to a numerical control device, and more particularly to a numerical control device that can suppress backlash that occurs during tool tip point control.
工具先端点制御は、直線軸と同時に回転軸の移動が指令される５軸加工において工具姿勢が時々刻々変化するような指令であっても、工具先端点が指令された移動経路上を指令された速度で移動するように制御点を駆動する技術である。 Tool tip point control is commanded on the movement path for which the tool tip point is commanded even if the tool posture changes from moment to moment in 5-axis machining in which movement of the rotation axis is commanded simultaneously with the linear axis. This is a technique for driving a control point to move at a high speed.
このような工具先端点制御に関する従来技術として、テーブルをＸ軸、Ｙ軸方向に直線駆動すると共に、Ｘ軸、Ｙ軸に直交するＺ軸周りの回転軸であるＣ軸方向に回転させ、工具をＺ軸方向に直線駆動すると共に、Ｘ軸周りの回転軸であるＡ軸方向に回転する、５軸加工機を制御する数値制御装置が提案されている（例えば、特許文献１）。
特許文献１に記載の数値制御装置では、工具先端点制御において工具先端点の指令を一旦工具制御点の指令に変換し、なおかつ途中の経路において工具先端点が指令された移動経路上を動くように制御点を駆動する。例えば、図１２に示すように、工具先端点制御モード中に工具先端点の移動指令が与えられた場合、工具姿勢は時々刻々変化するが、工具先端点制御は工具先端点が指令された直線上を移動するように制御点を制御する。このとき制御点の経路は工具姿勢の変化に対応するために図に示すような曲線を描く。
As a conventional technique related to such tool tip point control, the table is linearly driven in the X-axis and Y-axis directions and rotated in the C-axis direction, which is a rotation axis around the Z-axis orthogonal to the X-axis and Y-axis. Has been proposed (for example, Patent Document 1) that controls a 5-axis machining machine that rotates in the Z-axis direction and rotates in the A-axis direction, which is a rotation axis around the X-axis.
In the numerical control device described in Patent Document 1, the tool tip point command is temporarily converted into the tool control point command in the tool tip point control, and the tool tip point moves on the movement path instructed in the middle path. To drive the control point. For example, as shown in FIG. 12, when a tool tip point movement command is given during the tool tip point control mode, the tool posture changes from moment to moment, but the tool tip point control is a straight line in which the tool tip point is commanded. Control the control points to move up. At this time, the path of the control point draws a curve as shown in the figure in order to correspond to the change in the tool posture.
上述したように、工具先端点制御中は一般的に制御点の経路が曲線状となるが、それにより工具先端点制御中はブロック途中において制御点の経路が反転（バックラッシ）し易いという問題がある。例えば、図１３に示す指令は一見すると制御点経路は直進しているように見えるが、実は指令ブロック毎にＹ方向への微小反転が生じており、図中Ａ点においてブロックの途中におけるＹ軸の反転が、Ｂ点においてブロックの継ぎ目でのＹ軸の反転が発生している。
このように、工具先端点制御中は経路の反転が生じ易く、それに応じてバックラッシ補正やバックラッシ加速など補償機能も動作する。しかし、往々にしてそれらの補償が効きすぎて、逆に加工面の品質が落ちてしまうという問題があった。
As described above, the path of the control point is generally curved during the tool tip point control, which causes a problem that the path of the control point easily reverses (backlash) during the tool tip point control. is there. For example, at first glance, the command shown in FIG. 13 looks like the control point path is going straight, but in fact, there is a slight inversion in the Y direction for each command block, and the Y axis in the middle of the block at point A in the figure. Inversion occurs at the point B at the joint of the block.
In this way, during tool tip point control, path reversal is likely to occur, and compensation functions such as backlash correction and backlash acceleration operate accordingly. However, there is often a problem that the quality of the machined surface is deteriorated because the compensation is often effective.
そこで、本発明の目的は、工具先端点制御中に発生するバックラッシの抑制を可能とする数値制御装置を提供することである。 Therefore, an object of the present invention is to provide a numerical control device that can suppress backlash that occurs during tool tip point control.
本願請求項１に係る発明は、少なくとも直線軸３軸と回転軸２軸を含む多軸加工機における工具の先端点の第１の移動経路に沿って移動させる第１の移動指令に基づいて前記工具の制御点を第２の移動経路に沿って移動させる第２の移動指令を生成する工具先端点制御機能を有する数値制御装置において、前記第２の移動経路を直線補間した第３の移動経路に沿って前記工具の制御点を移動させる第３の移動指令を出力する制御点補間手段を有し、前記制御点補間手段は、前記第２の移動指令に基づく前記工具の制御点の移動が所定の回数の補間周期で終了するか否かを判定する判定手段と、前記判定手段により前記第２の移動指令による前記工具の制御点の移動が所定の回数の補間周期で終了すると判定された場合、前記第３の移動指令を出力する直線補間後移動指令出力手段と、を備えたことを特徴とする数値制御装置である。 The invention according to claim 1 of the present application is based on a first movement command for moving along a first movement path of a tip end point of a tool in a multi-axis processing machine including at least three linear axes and two rotation axes. In a numerical controller having a tool tip point control function for generating a second movement command for moving a tool control point along a second movement path, a third movement path obtained by linear interpolation of the second movement path Control point interpolation means for outputting a third movement command for moving the control point of the tool along the line, and the control point interpolation means moves the control point of the tool based on the second movement command. It is determined by the determination unit that determines whether or not to end with a predetermined number of interpolation cycles, and the determination unit determines that the movement of the control point of the tool by the second movement command ends with a predetermined number of interpolation cycles. If the third movement command is And the linear interpolation after the movement command output means for force, a numerical control apparatus characterized by comprising a.
本発明により、工具先端点の経路は一般的には指令経路どおりではなくなるが、制御点経路を直線補間したことによって生じる工具先端点のズレは許容できる範囲内に収まり、かつ通常の工具先端点制御よりも制御点での反転が生じにくくなるため、結果としてバックラッシの補償機能の発動を最小限に抑えることができ、加工面の品質の向上が期待される。 According to the present invention, the path of the tool tip point generally does not follow the command path, but the deviation of the tool tip point caused by linear interpolation of the control point path is within an allowable range, and the normal tool tip point Since reversal at the control point is less likely to occur than control, the activation of the backlash compensation function can be minimized, and an improvement in the quality of the processed surface is expected.
以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１は、本発明の工具先端点制御を実施する一実施形態である数値制御装置（ＣＮＣ）１００の要部を示すブロック図である。ＣＰＵ１１は数値制御装置１００を全体的に制御するプロセッサである。ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２に格納されたシステムプログラムをバス２０を介して読み出し、該システムプログラムに従って数値制御装置全体を制御する。ＲＡＭ１３には一時的な計算データや表示データ及び表示器／ＭＤＩユニット７０を介してオペレータが入力した各種データ等が格納される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a main part of a numerical controller (CNC) 100 which is an embodiment for carrying out tool tip point control of the present invention. The CPU 11 is a processor that controls the numerical controller 100 as a whole. The CPU 11 reads out a system program stored in the ROM 12 via the bus 20 and controls the entire numerical control device according to the system program. The RAM 13 stores temporary calculation data, display data, various data input by the operator via the display / MDI unit 70, and the like.
ＣＭＯＳ１４は図示しないバッテリでバックアップされ、数値制御装置１００の電源がオフされても記憶状態が保持される不揮発性メモリとして構成される。ＣＭＯＳメモリ１４中には、インタフェース１５を介して読み込まれた後述する加工プログラムや表示器／ＭＤＩユニット７０を介して入力された加工プログラム等が記憶される。また、ＲＯＭ１２には、加工プログラムの作成及び編集のために必要とされる編集モードの処理や自動運転のための処理を実施するための各種のシステムプログラムがあらかじめ書き込まれている。本発明を実行する加工プログラム等の各種加工プログラムはインタフェース１５や表示器／ＭＤＩユニット７０を介して入力し、ＣＭＯＳメモリ１４に格納することができる。 The CMOS 14 is configured as a non-volatile memory that is backed up by a battery (not shown) and that retains the memory state even when the numerical controller 100 is turned off. The CMOS memory 14 stores a machining program, which will be described later, read via the interface 15 and a machining program input via the display / MDI unit 70. The ROM 12 is pre-stored with various system programs for executing processing in an editing mode and processing for automatic operation required for creating and editing a machining program. Various machining programs such as a machining program for executing the present invention can be input via the interface 15 or the display / MDI unit 70 and stored in the CMOS memory 14.
インタフェース１５は、数値制御装置１００とアダプタ等の外部機器７２との接続するためのインタフェースである。外部機器７２側からは加工プログラムや各種パラメータ等が読み込まれる。また、数値制御装置１００内で編集した加工プログラムは、外部機器７２を介して外部記憶手段に記憶させることができる。ＰＭＣ（プログラマブル・マシン・コントローラ）１６は、数値制御装置１００に内蔵されたシーケンスプログラムで工作機械の補助装置（例えば、工具交換用のロボットハンドといったアクチュエータ）にＩ／Ｏユニット１７を介して信号を出力し制御する。また、工作機械の本体に配備された操作盤の各種スイッチ等の信号を受け、必要な信号処理をした後、ＣＰＵ１１に渡す。 The interface 15 is an interface for connecting the numerical controller 100 and an external device 72 such as an adapter. A machining program, various parameters, and the like are read from the external device 72 side. Further, the machining program edited in the numerical control apparatus 100 can be stored in the external storage means via the external device 72. The PMC (programmable machine controller) 16 is a sequence program built in the numerical controller 100, and sends a signal to an auxiliary device of a machine tool (for example, an actuator such as a robot hand for tool change) via the I / O unit 17. Output and control. In addition, it receives signals from various switches on the operation panel provided on the machine tool body, performs necessary signal processing, and then passes them to the CPU 11.
表示器／ＭＤＩユニット７０はディスプレイやキーボード等を備えた手動データ入力装置であり、インタフェース１８は表示器／ＭＤＩユニット７０のキーボードからの指令，データを受けてＣＰＵ１１に渡す。インタフェース１９は手動パルス発生器等を備えた操作盤７１に接続されている。 The display / MDI unit 70 is a manual data input device having a display, a keyboard, and the like. The interface 18 receives commands and data from the keyboard of the display / MDI unit 70 and passes them to the CPU 11. The interface 19 is connected to an operation panel 71 having a manual pulse generator and the like.
各軸の軸制御回路３０〜３４はＣＰＵ１１からの各軸の移動指令量を受けて、各軸の指令をサーボアンプ４０〜４４に出力する。サーボアンプ４０〜４４はこの指令を受けて、各軸のサーボモータ５０〜５４を駆動する。各軸のサーボモータ５０〜５４は位置・速度検出器を内蔵し、この位置・速度検出器からの位置・速度フィードバック信号を軸制御回路３０〜３４にフィードバックし、位置・速度のフィードバック制御を行う。なお、ブロック図では、位置・速度のフィードバックについては省略している。 The axis control circuits 30 to 34 for each axis receive the movement command amount for each axis from the CPU 11 and output the command for each axis to the servo amplifiers 40 to 44. In response to this command, the servo amplifiers 40 to 44 drive the servo motors 50 to 54 of the respective axes. The servo motors 50 to 54 for each axis have a built-in position / speed detector, and position / speed feedback signals from the position / speed detector are fed back to the axis control circuits 30 to 34 to perform position / speed feedback control. . In the block diagram, position / velocity feedback is omitted.
スピンドル制御回路６０は、工作機械への主軸回転指令を受け、スピンドルアンプ６１にスピンドル速度信号を出力する。スピンドルアンプ６１はこのスピンドル速度信号を受けて、工作機械の主軸モータ６２を指令された回転速度で回転させ、工具を駆動する。
主軸モータ６２には歯車あるいはベルト等でポジションコーダ６３が結合され、ポジションコーダ６３が主軸の回転に同期して帰還パルスを出力し、その帰還パルスはプロセッサ１１によって読み取られる。
The spindle control circuit 60 receives a spindle rotation command to the machine tool and outputs a spindle speed signal to the spindle amplifier 61. The spindle amplifier 61 receives this spindle speed signal, rotates the spindle motor 62 of the machine tool at the commanded rotational speed, and drives the tool.
A position coder 63 is coupled to the spindle motor 62 by a gear or a belt, and the position coder 63 outputs a feedback pulse in synchronization with the rotation of the spindle, and the feedback pulse is read by the processor 11.
図２は、本発明を実施する数値制御装置の一実施形態の概略機能ブロック図である。
加工プログラムであるＮＣプログラムのブロックは、指令プログラム解析手段１１０で解析され、制御点補間手段１２０において所定の制御点補間処理がなされ、所定の制御点補間処理がなされた直線軸機械座標位置と回転軸の回転位置に対して補間手段１３０により移動経路上を指令された相対移動速度で移動するように補間周期毎に各軸位置を求める補間処理がなされ、補間処理されたデータに基づき各軸のサーボアンプ４０〜４４に移動指令を出力し、各軸が制御される。
以下では、実施の形態１〜実施の形態３を用いて、制御点補間手段１２０によって実行される制御点補間処理について詳細に説明する。
FIG. 2 is a schematic functional block diagram of an embodiment of a numerical controller that implements the present invention.
The NC program block, which is a machining program, is analyzed by the command program analyzing unit 110, subjected to predetermined control point interpolation processing by the control point interpolation unit 120, and the linear axis machine coordinate position and rotation subjected to the predetermined control point interpolation processing. Interpolation processing is performed to determine the position of each axis for each interpolation period so that the axis moves at the relative movement speed commanded by the interpolation means 130 with respect to the rotational position of the axis. Based on the interpolated data, A movement command is output to the servo amplifiers 40 to 44, and each axis is controlled.
Hereinafter, the control point interpolation process executed by the control point interpolation unit 120 will be described in detail using the first to third embodiments.
＜実施の形態１＞
本実施の形態では、工具先端点制御モード中において、工具先端点指令から変換された制御点指令の制御点経路を直線補間することでバックラッシを抑制する例を示す。
一般に、工具先端点制御モード中は工具先端点指令を制御点指令に一旦変換し、工具先端が直線補間なるように制御するが、本実施の形態では、工具先端点制御モード中に仮に制御点経路を直線補間した場合、計算された工具先端点経路がもとの指令経路に対して設定された許容量（以下、トレランス）以内に収まると判定された場合、たとえ工具先端点制御モード中であっても制御点経路を直線補間する。
<Embodiment 1>
In the present embodiment, an example is shown in which backlash is suppressed by linearly interpolating the control point path of the control point command converted from the tool tip point command during the tool tip point control mode.
In general, during the tool tip point control mode, the tool tip point command is once converted into a control point command, and control is performed so that the tool tip is linearly interpolated. When the path is linearly interpolated and it is determined that the calculated tool tip path is within the tolerance (hereinafter referred to as tolerance) set for the original command path, even if the tool tip control mode is in effect. Even if there is, the control point path is linearly interpolated.
図３は、本実施の形態の手法により制御点の移動経路を直線補間する処理の概要を、工具先端点と制御点の動きにより説明する図である。
図３において、＜１＞は制御点の移動経路を仮直線補間した場合の制御点の動きを示している。このように、制御点経路を仮直線補間すると、工具先端点は＜２＞に示す仮工具先端点経路を弧を描くように移動する。本実施の形態では、このように制御点経路を仮直線補間した場合における仮工具先端点経路と、工具先端点制御により本来描くべき工具先端点経路＜３＞との距離が、トレランス以内に収まるか否かを判定する。
FIG. 3 is a diagram for explaining the outline of the process of linearly interpolating the movement path of the control point using the method of the present embodiment, based on the movement of the tool tip point and the control point.
In FIG. 3, <1> indicates the movement of the control point when the movement path of the control point is provisionally linearly interpolated. As described above, when the control point path is interpolated with the provisional straight line, the tool tip point moves so as to draw an arc along the provisional tool tip point path shown in <2>. In the present embodiment, the distance between the temporary tool tip path when the control point path is temporarily interpolated in this way and the tool tip path <3> to be originally drawn by the tool tip control is within the tolerance. It is determined whether or not.
ここで、制御点経路から工具先端点経路を求める際には、例えば図４に示すように、機械座標系ΣＭに対して、制御点Ｍの座標が（ＸＭ，ＹＭ，ＺＭ）、工具先端点の座標が（ＸＴ，ＹＴ，ＺＴ）、工具のＡ軸周りの傾きをＡＰ、工具長補正量をＨとすると、数１式を用いることで制御点経路から工具先端点経路を求めることができる。
なお、工具先端点経路から制御点経路を求める場合には、数１式を基に逆変換すればよい。
Here, when obtaining the tool tip point path from the control point path, the coordinates of the control point M are (X M , Y M , Z M ) with respect to the machine coordinate system ΣM, for example, as shown in FIG. If the coordinates of the tool tip point are (X T , Y T , Z T ), the inclination around the A axis of the tool is A P , and the tool length correction amount is H, the tool tip can be removed from the control point path using Equation (1). A point path can be obtained.
In addition, what is necessary is just to reverse-convert based on Formula 1 when calculating | requiring a control point path | route from a tool tip point path | route.
図５は、図３における工具点経路の部分を拡大した図である。図５に示すように、工具先端点経路＜３＞方向の単位ベクトルをベクトルｖ、工具先端点経路＜３＞の始点をベクトルｐｓとすると、工具先端点経路＜３＞上の点をベクトルｐは以下の式により表すことができる。 FIG. 5 is an enlarged view of the tool point path in FIG. As shown in FIG. 5, if the unit vector in the tool tip path <3> direction is a vector v and the starting point of the tool tip path <3> is a vector p s , a point on the tool tip path <3> is a vector. p can be represented by the following equation.
そして、仮工具先端点経路＜２＞上の点をベクトルｑとすると、点ｑと工具先端点経路＜３＞との距離ｄは、以下の式で算出することができる。 When a point on the temporary tool tip path <2> is a vector q, the distance d between the point q and the tool tip path <3> can be calculated by the following equation.
制御点補間手段１２０は、仮工具先端点経路＜２＞上の点ｑiを補間周期間隔で求め、各点ｑiごとに数３式により距離ｄを計算し、それら全ての点ｑiについて工具先端点経路＜３＞との距離ｄがトレランス以下になっていることか否かを判定することにより、仮工具先端点経路＜２＞と工具先端点経路＜３＞との距離がトレランス以内に収まっているかどうかを判定する。 The control point interpolation means 120 obtains the point q i on the temporary tool tip point path <2> at the interpolation cycle interval, calculates the distance d by Equation 3 for each point q i , and all the points q i are calculated. By determining whether or not the distance d between the tool tip point path <3> is equal to or less than the tolerance, the distance between the temporary tool tip point path <2> and the tool tip point path <3> is within the tolerance. It is determined whether it is within the range.
図６は、本実施の形態の手法における制御点の移動経路を直線補間する処理のアルゴリズムを示すフローチャートである。
本処理が開始されると、最初に工具先端点の移動指令を制御点の移動指令へと変換する（Ｓ６０１）。次に、Ｓ６０１で変換した制御点指令を用いて、制御点の移動経路を仮直線補間した場合の仮工具先端点経路を計算する（Ｓ６０２）。そして、制御点の移動経路を仮直線補間した場合の仮工具先端点経路上の補間周期毎の点ｑiを求め（Ｓ６０３）、各点ｑiについて、元の工具先端経路との距離ｄiを計算し、全てのｄiがトレランス以内に収まっているか否かを判定する（Ｓ６０４）。
そして、Ｓ６０４において、全てのｄiがトレランス以内に収まっていた場合には、制御点を直線補間した移動指令を採用し（Ｓ６０５）、トレランス以内に収まっていない点ｑiが存在した場合には、工具先端点を直線補間した移動指令を採用する（Ｓ６０６）。
FIG. 6 is a flowchart showing an algorithm of a process for linearly interpolating the movement path of the control point in the method of the present embodiment.
When this processing is started, first, the tool tip point movement command is converted into a control point movement command (S601). Next, using the control point command converted in S601, a temporary tool tip point path when the movement path of the control point is provisionally linearly interpolated is calculated (S602). Then, a point q i for each interpolation period on the temporary tool tip path when the movement path of the control point is subjected to provisional linear interpolation is obtained (S603), and a distance d i between each point q i and the original tool tip path is obtained. To determine whether all d i are within tolerance (S604).
In S604, if all d i are within the tolerance, a movement command obtained by linear interpolation of the control points is adopted (S605), and if there is a point q i that does not fall within the tolerance. Then, a movement command obtained by linear interpolation of the tool tip point is adopted (S606).
このような処理を行うことにより、工具先端点の経路は一般的には指令経路どおりではなくなるが、制御点経路を直線補間したことによって生じる工具先端点のズレはトレランス以内に収まっており、かつ通常の工具先端点制御よりも制御点での反転が生じにくくなり、結果として加工面品位の向上が期待できる。 By performing such processing, the path of the tool tip point generally does not follow the command path, but the deviation of the tool tip point caused by linear interpolation of the control point path is within tolerance, and Inversion at the control point is less likely to occur than in normal tool tip point control, and as a result, improvement of the machined surface quality can be expected.
＜実施の形態２＞
実施の形態１では、工具先端点制御モード中に制御点経路を仮直線補間した場合、計算された仮工具先端点経路が元の工具先端経路に対して設定されたトレランス以内に収まると判断した場合に制御点経路を直線補間することでバックラッシを抑制したが、本実施の形態では、工具先端点制御モード中に工具先端経路を直線補間した場合において、計算された制御点経路が、制御点経路を仮直線補間した経路に対して設定されたトレランス以内に収まると判定された場合は、たとえ工具先端点制御モード中であっても制御点経路を直線補間するように制御する。
<Embodiment 2>
In the first embodiment, when the control point path is provisionally linearly interpolated during the tool tip point control mode, it is determined that the calculated temporary tool tip point path is within the tolerance set for the original tool tip path. In this embodiment, the backlash is suppressed by linearly interpolating the control point path, but in this embodiment, when the tool tip path is linearly interpolated during the tool tip point control mode, the calculated control point path is the control point. If it is determined that the path is within the tolerance set for the path obtained by provisional linear interpolation, the control point path is controlled to be linearly interpolated even in the tool tip point control mode.
図７は、本実施の形態の手法により制御点の移動経路を直線補間する処理の概要を、工具先端点と制御点の動きにより説明する図である。
図７において、＜１＞は工具先端点制御により直線補間された工具先端点の動きを示している。このように、工具先端点経路を直線補間すると、制御点は＜２＞に示す制御点経路を弧を描くように移動する。本実施の形態では、このように工具先端点経路を直線補間した場合における制御点経路と、制御点経路を仮直線補間した場合の仮制御点経路＜３＞との距離が、トレランス以内に収まるか否かを判定する。
制御点経路から工具先端点経路を求める手法、及び工具先端点経路から制御点経路を求める手法については実施の形態１と同様であるから省略する。
FIG. 7 is a diagram for explaining the outline of the process of linearly interpolating the movement path of the control point by the method of the present embodiment, based on the movement of the tool tip point and the control point.
In FIG. 7, <1> indicates the movement of the tool tip point that is linearly interpolated by the tool tip point control. As described above, when the tool tip point path is linearly interpolated, the control point moves along the control point path shown in <2> so as to draw an arc. In the present embodiment, the distance between the control point path when the tool tip point path is linearly interpolated in this way and the temporary control point path <3> when the control point path is interpolated temporarily is within the tolerance. It is determined whether or not.
Since the method for obtaining the tool tip point path from the control point path and the method for obtaining the control point path from the tool tip point path are the same as those in the first embodiment, a description thereof will be omitted.
図８は、図７における制御点経路の部分を拡大した図である。図８に示すように、仮制御点経路＜３＞方向の単位ベクトルをベクトルｖ、仮制御点経路＜３＞の始点をベクトルｐｓとすると、仮制御点経路＜３＞上の点をベクトルｐは以下の式により表すことができる。 FIG. 8 is an enlarged view of a portion of the control point path in FIG. As shown in FIG. 8, when a unit vector in the temporary control point path <3> direction is a vector v and a starting point of the temporary control point path <3> is a vector p s , a point on the temporary control point path <3> is a vector. p can be represented by the following equation.
そして、制御点経路＜２＞上の点をベクトルｑとすると、点ｑと仮制御点経路＜３＞との距離ｄは、以下の式で算出することができる。 If a point on the control point path <2> is a vector q, the distance d between the point q and the temporary control point path <3> can be calculated by the following equation.
制御点補間手段１２０は、制御点経路＜２＞上の点ｑiを補間周期間隔で求め、各点ｑiごとに数５式により距離ｄを計算し、それら全ての点ｑiについて仮制御点経路＜３＞との距離ｄがトレランス以下になっているか否かを判定することにより、制御点経路＜２＞と仮制御点経路＜３＞との距離がトレランス以内に収まっているかどうかを判定する。 The control point interpolation means 120 obtains a point q i on the control point path <2> at an interpolation cycle interval, calculates a distance d for each point q i by the equation (5), and performs temporary control for all the points q i. By determining whether or not the distance d to the point path <3> is equal to or less than the tolerance, it is determined whether the distance between the control point path <2> and the temporary control point path <3> is within the tolerance. judge.
図９は、本実施の形態の手法における制御点の移動経路を直線補間する処理のアルゴリズムを示すフローチャートである。
本処理が開始されると、最初に工具先端点を直線補間した場合の制御点経路を計算する（Ｓ９０１）。次に、Ｓ９０１で計算した制御点経路上の補間周期毎の点ｑiを求め（Ｓ９０２）、各点ｑiについて、仮直線補間した場合における仮制御点経路との距離ｄiを計算し、全てのｄiがトレランス以内に収まっているか否かを判定する（Ｓ９０３）。
そして、Ｓ９０３において、全てのｄiがトレランス以内に収まっていた場合には、制御点を直線補間した移動指令を採用し（Ｓ９０４）、トレランス以内に収まっていない点ｑiが存在した場合には、工具先端点を直線補間した移動指令を採用する（Ｓ９０５）。
FIG. 9 is a flowchart showing an algorithm of a process for linearly interpolating the movement path of the control point in the method of the present embodiment.
When this process is started, a control point path when linearly interpolating the tool tip point is calculated (S901). Next, a point q i for each interpolation cycle on the control point path calculated in S901 is obtained (S902), and for each point q i , a distance d i with the temporary control point path in the case of provisional linear interpolation is calculated, all d i determines whether held within tolerance (S903).
In S903, if all d i are within the tolerance, a movement command obtained by linear interpolation of the control points is adopted (S904), and if there is a point q i that is not within the tolerance, Then, a movement command obtained by linear interpolation of the tool tip point is adopted (S905).
このような処理を行うことにより、通常の工具先端点制御モードよりも制御点での反転が生じにくくなり、結果として加工面品位の向上が期待できる。 By performing such processing, inversion at the control point is less likely to occur than in the normal tool tip point control mode, and as a result, improvement of the machined surface quality can be expected.
＜実施の形態３＞
実施の形態１，２では、制御点経路と工具点経路をそれぞれ直線補間した場合の経路のズレがトレランス以内に収まっている場合に制御点経路を直線補間することでバックラッシを抑制していたが、本実施の形態では、指令速度に依存して１ブロックの補間が特定の回数以下で終了する場合に制御点経路を直線補間するように制御する。本実施の形態の手法は、指令によって指定された指令速度で１ブロックの移動指令を補間周期毎の移動指令に分割した際に、当該ブロックの移動が少ない回数の補間周期で終了する場合、当該ブロックの移動において制御点経路を直線補間したとしても工具先端点のズレが少ないこと、また、補間回数が少ない場合は図１３に示したＡ点の反転とＢ点の反転の間の補間回数が少なくなることで反転の発生が連続的になるためバックラッシの影響がより顕著になることに着目したものである。
<Embodiment 3>
In the first and second embodiments, backlash is suppressed by linearly interpolating the control point path when the deviation of the path when the control point path and the tool point path are each linearly interpolated is within tolerance. In the present embodiment, control is performed so that the control point path is linearly interpolated when interpolation of one block is completed within a specific number of times depending on the command speed. When the movement command of one block is divided into movement commands for each interpolation cycle at the command speed specified by the command, the method of the present embodiment, when the movement of the block ends with a small number of interpolation cycles, Even if the control point path is linearly interpolated in the movement of the block, the deviation of the tool tip point is small, and when the number of interpolations is small, the number of interpolations between the inversion of point A and the inversion of point B shown in FIG. It is noted that the effect of backlash becomes more remarkable because the occurrence of inversion becomes continuous as the number decreases.
図１０は、本実施の形態の手法により制御点経路を直線補間する処理の概要を、工具先端点と制御点の動きにより説明する図である。
図１０に示すように、１ブロックの移動を補間周期毎の移動指令に分割した場合に、制御点経路上の移動制御が＜１＞に示すように例えば２補間で終了するとした場合、制御点経路を直線補間しても工具先端点経路への影響が少ないと考えられるので、＜２＞に示すように制御点を直線補間する。
FIG. 10 is a diagram for explaining the outline of the process of linearly interpolating the control point path by the method of the present embodiment by the movement of the tool tip point and the control point.
As shown in FIG. 10, when the movement of one block is divided into movement commands for each interpolation cycle, if the movement control on the control point path is terminated by, for example, two interpolations as shown in <1>, the control point Since it is considered that there is little influence on the tool tip point path even if the path is linearly interpolated, the control point is linearly interpolated as shown in <2>.
図１１は、本実施の形態の手法における制御点の移動経路を直線補間する処理のアルゴリズムを示すフローチャートである。
本処理が開始されると、１ブロックの指令を処理する際に、当該ブロックで指令される指令速度から所定回数の補間周期で移動する距離を計算する（Ｓ１１０１）。補間周期毎の移動量は、例えば指令速度が分速Ｆ［ｍｍ／ｍｉｎ］、補間周期をｄｔ［ｍｓ］とすると、Ｆ×ｄｔ／６００００で計算できる。そして、当該ブロックで指令されるブロック長が、Ｓ１１０１で求めた２補間周期で移動できる距離よりも短いか否かを判定し（Ｓ１１０２）、Ｓ１１０２において、２補間周期で移動できる距離よりも当該ブロックで指令されるブロック長が短いと判定された場合には、制御点を直線補間した指令を採用し（Ｓ１１０３）、Ｓ１１０２において、２補間周期で移動できる距離よりも当該ブロックで指令されるブロック長が長いと判定された場合には、工具先端点を直線補間した指令を採用する（Ｓ１１０４）。
なお、１ブロックの移動が何回以内の補間周期で行われた場合に制御点を直線補間するのかについては、ＣＭＯＳ１４などにパラメータとして設定できるようにしておくことで、加工の種類に対して柔軟に対応することができる。
FIG. 11 is a flowchart showing an algorithm of a process for linearly interpolating the movement path of the control point in the method of the present embodiment.
When this process is started, when a command for one block is processed, a distance traveled by a predetermined number of interpolation cycles is calculated from the command speed commanded by that block (S1101). The movement amount for each interpolation cycle can be calculated as F × dt / 60000, for example, where the command speed is F / mm / min and the interpolation cycle is dt [ms]. Then, it is determined whether or not the block length commanded in the block is shorter than the distance that can be moved in the two interpolation cycles obtained in S1101 (S1102), and in S1102, the block is longer than the distance that can be moved in the two interpolation cycles. When it is determined that the commanded block length is short, a command in which control points are linearly interpolated is adopted (S1103). In S1102, the block length commanded by the block is longer than the distance that can be moved in two interpolation cycles. Is determined to be long, a command obtained by linear interpolation of the tool tip point is adopted (S1104).
Note that the number of interpolation cycles within one block can be set as a parameter in the CMOS 14 or the like so that the control points can be linearly interpolated. It can correspond to.
このような処理を行うことにより、通常の工具先端点制御モードよりも制御点での反転が生じにくくなり、結果として加工面品位の向上が期待できる。 By performing such processing, inversion at the control point is less likely to occur than in the normal tool tip point control mode, and as a result, improvement of the machined surface quality can be expected.
１１ プロセッサ（ＣＰＵ）
１２ ＲＯＭ
１３ ＲＡＭ
１４ ＣＭＯＳ
１５，１８，１９ インタフェース
１６ ＰＭＣ
１７ Ｉ／Ｏユニット
２０ バス
３０〜３４ 軸制御回路
４０〜４４ サーボアンプ
５０〜５４ サーボモータ
６０ スピンドル制御回路
６１ スピンドルアンプ
６２ 主軸モータ
６３ ポジションコーダ
７０ 表示器／ＭＤＩユニット
７１ 操作盤
７２ 外部機器
１００ 数値制御装置
１１０ 指令プログラム解析手段
１２０ 制御点補間手段
１３０ 補間手段
11 Processor (CPU)
12 ROM
13 RAM
14 CMOS
15, 18, 19 interface 16 PMC
17 I / O unit 20 Bus 30-34 Axis control circuit 40-44 Servo amplifier 50-54 Servo motor 60 Spindle control circuit 61 Spindle amplifier 62 Spindle motor 63 Position coder 70 Display / MDI unit 71 Operation panel 72 External device 100 Numerical value Control device 110 Command program analysis means 120 Control point interpolation means 130 Interpolation means
Claims (1)
前記第２の移動経路を直線補間した第３の移動経路に沿って前記工具の制御点を移動させる第３の移動指令を出力する制御点補間手段を有し、
前記制御点補間手段は、
前記第２の移動指令に基づく前記工具の制御点の移動が所定の回数の補間周期で終了するか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により前記第２の移動指令による前記工具の制御点の移動が所定の回数の補間周期で終了すると判定された場合、前記第３の移動指令を出力する直線補間後移動指令出力手段と、
を備えたことを特徴とする数値制御装置。 A second movement of the control point of the tool is performed based on a first movement command for moving the tip point of the tool along a first movement path in a multi-axis machine including at least three linear axes and two rotation axes. In a numerical control device having a tool tip point control function for generating a second movement command to move along a path,
Control point interpolation means for outputting a third movement command for moving the control point of the tool along a third movement path obtained by linear interpolation of the second movement path;
The control point interpolation means includes
Determining means for determining whether or not the movement of the control point of the tool based on the second movement command is terminated at a predetermined number of interpolation cycles;
A movement command output means after linear interpolation that outputs the third movement command when it is determined by the determination means that the movement of the control point of the tool by the second movement command ends in a predetermined number of interpolation cycles; ,
A numerical control device comprising:
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