专利摘要:

公开号:WO1991001521A1
申请号:PCT/JP1990/000901
申请日:1990-07-12
公开日:1991-02-07
发明作者:Takao Sasaki;Toshiaki Otsuki;Kunihiko Murakami;Masafumi Sano
申请人:Fanuc Ltd;
IPC主号:G05B19-00
专利说明:
[0001] 明 細 書 イ ンボリ ユ ー ト補間誤差補正方式 技 術 分 野
[0002] 本発明は数値制御装置等のィ ンボリ ュー ト補間による誤差 を補正するィ ンボリ ュー ト補間誤差補正方式に関し、 特に基 礎円近傍にイ ンポリ ュー ト曲線の終点が位置する場合に生じ る切り残し又は切り込み等の誤差を補正するィ ンボリ ュー ト 補間誤差補正方式に関する。 背 景 技 術
[0003] 数値制御装置等の曲線補間の中で特にィ ンボリ ュー ト曲線 の補間は、 歯車、 ポンプの羽根等の加工のために必要性が高 い。 このために、 一般にはィ ンボリ ュー ト曲線を数値制御装 置と別の計算機あるいは N Cプログラム作成装置等で補間し て、 直線データに分解して、 このテープで数値制御加工を行 うのが一般的であった。
[0004] これに対して、 本願出願人は特願昭 6 2— 1 5 7 3 0 2号 (特開昭 6 4— 2 1 0 6号公報) にて、 数値制御装置内で簡 単にィ ンボリ ュー ト曲線を補間し、 その接線方向の速度が角 度と無関係に一定となるように構成したィ ンボリ ユ ー ト補間 速度制御方式を出願している。
[0005] このイ ンボリ ユー ト補間速度制御方式では、 イ ンボリ ユ ー ト曲線上の点の座標を、 X = R {cos(B + Θ1) + ©sin(e + Θ1)} +X。
[0006] Y = R {sin(e + Θ 1) - eCos(e + Θ 1)} +Y。 で与え、
[0007] Θを Θ= ( Θ 2 - θ 1 ) から 0= ( e 3 - © 1 ) までの範 囲で、 その増分量を
[0008] e n+1 = e n + KZ (R - θ)
[0009] で増分させ、 これに対応した点 Χη+1 、 Υη+1 を上式より求 め前回の点との差分を求めて、 イ ンポリ ュート曲線を補間す るように構成している。
[0010] ここで、 Rは基礎円の半径、 X。 及び YQ は基礎円の中心 座標である。
[0011] このように Θの増分を、 その角度が増加するのに反比例し てその増分が少なくなるような値、 即ち KZ (R ♦ Θ) とす ることによって、 接線方向の速度が一定になるように補間す る o
[0012] しかし、 従来のィ ンボリュート補間速度制御方式では、 基 礎円近傍のようにィ ンボリ ユ ー ト曲線の曲率半径が比較的小 さいところでは、 サーボ応答遅れやワークの熱変形等の影響 によつて切り残し又は切り込みが生じるといつた問題があつ
[0013] 7し o
[0014] 第 2図は従来のィ ンボリ ユ ート補間による加工の様子を示 す図である。 図において、 基礎円 Cはィ ンボリ ュー ト曲線の 基礎となる円である。 基礎円 Cの中心〇の座標は (X o, Y 0 ) であり、 半径は Rである。
[0015] 点 P s 1はイ ンボリ ユー ト曲線 I n 1の曲線開始点であり、 点 P e 1はその終了点である。 点 A s 1は円弧曲線 A 1の曲 線開始点であり、 点 A e 1 はその終了点である。 点 A s 2は 円弧曲線 A 2の曲線開始点であり、 点 A e 2はその終了点で ある。 点 P s 2はィ ンボリ ュー ト曲線 I n 2の曲線開始点で あり、 点 P e 2はその終了点である。 これらの点の位置座標 等は予めテープ等によって数値制御装置に指令される。 実際 には円弧曲線 A 1 と円弧曲線 A 2 との間にさらに別の円弧曲 線を指令し、 点 A s 2付近の接続を滑らかにしているが、 本 図では省略して説明する。
[0016] 工具 Wはィ ンボリュー ト曲線 I n l と、 円弧曲線 A 1 と、 円弧曲線 A 2 と、 イ ンボリ ユー ト曲線 I II - 2 とからなる一連 のプログラム指令通路に従って補間移動する。 しかしながら、 このプログラムに基づいて実際に加工してみると、 被加工物 は点 P s 3 と点 A e 1 との間の実線 R eに示すように、 指令 された加工形状から斜線部分を削り残した形状、 いわゆる切 り残しの生じた形状に加工される。
[0017] この切り残し形状は、 基礎円 Cから曲率半径 R s離れた点 P s 3から始まり、 点 P e 1 に向かうに従ってその切り残し 量も徐々に大きくなる。 点 P e 1ではイ ンボリ ユー ト曲線 I n 1の法線方向に距離 D eだけ切り残した状態になる。 イ ン ボリ ユー ト曲線 I n 1の補間終了後、 円弧曲線 A 1の補間に おいては、 切り残し量は徐々に減少しながら、 点 A e 1へ向 かう。 図からも明らかなように、 イ ンボリ ユー ト曲線 I n l と円弧曲線 A 1 との継ぎ目近傍では、 切り残しの量が一段と 大きくなつている。
[0018] この切り残しはイ ンボリ ユー ト曲線 I n 1の曲率半径の小 さい部分と、 その继ぎ目に当たる円弧曲線 A 1の部分という 高精度の要求される部分で発生するため、 数値制御装置でィ ンボリ ト曲線を補間加工する場合の重要な問題となって いた。
[0019] 以上はィ ンボリ ュー ト曲線の凹部を加工する場合に生じて いた切り残し現象について説明したが、 イ ンボリ ト曲線 の凸部では逆に切り込み現象が生じ、 同様に問題となってい o 発 明 の 開 示
[0020] 本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、 上述 のような切り残し及び切り込みのないィ ンボリ ュー ト曲線補 間を行えるィ ンボリ ト曲線補間誤差補正方式を提供する ことを目的とする。
[0021] 本発明では上記課題を解決するために、
[0022] 数値制御装置等のィ ンボ リ ュー ト補間による誤差を補正す るイ ンボリ ユー ト補間誤差補正方式において、 第 1のィ ンボ リ ュー ト曲線の指令に応じて加工された実際の加工形状に切 り残し又は切り込みが生じた場合に、 前記第 1 のィ ンボ リ ュ 一ト曲線上における前記切り残し又は切り込みの開始点まで の基礎円からの曲率半径と、 前記第 1のイ ンボリユー ト曲線 の終点における前記切り残し又は切り込みの法線方向の誤差 量とを前記加工形状から求め、 パラ メ ータとして前記数値制 御装置に設定することによって、 前記数値制御装置は、 前記 切り残し又は切り込みの開始点から前記第 1のイ ンボリ ト曲線の終点までの補間時に、 前記第 1のイ ンボリ ユー ト曲 線補間時の第 1のオフセッ ト量を前記誤差量分だけ変更され た第 2のオフセッ ト量に変更して補間し、 前記第 1のィ ンボ リ ユ ー ト曲線を前記切り残し又は切り込みの開始点が終点で ある第 2のイ ンボリ ユー ト曲線と、 前記開始点が始 *であり、 前記第 1のイ ンボリ ユー ト曲線の終点から法線方向に前記誤 差量だけずれた点が終点である第 3のィ ンボリ ュー ト曲線と に分割して補間することを特徴とするィ ンボリ ユ ー ト補間誤 差補正方式が提供される。
[0023] 第 1のィ ンボリ ュー ト曲線の指令に応じて加工された実際 の加工形状に切り残し又は切り込みが生じた場合に、 その加 ェ形状を基に第 1のイ ンポリ ュー ト曲線上における切り残し 又は切り込みの開始点までの基礎円からの曲率半径と、 第 1 のイ ンボリユー ト曲線の終点に対する切り残し又は切り込み の法線方向の誤差量とを見積もる。 見積もった値をパラメ 一 タとして数値制御装置に設定する。 数値制御装置は、 これら の値を基に、 切り残し又は切り込みの開始点から第 1のイ ン ボリ ユー ト曲線の終点までの補間時に、 第 1のイ ンボリ ユ ー ト曲線補間時の第 1のオフセッ ト量を誤差量分だけ変更され た第 2のオフセッ ト量に変更して補間し、 第 1のイ ンボリ ュ — ト曲線をオフセッ ト量に変更のない第 2のイ ンボリ ユー ト 曲線と、 オフセッ ト量の変更された第 3のィ ンボリ ュー ト曲 線とに分割して補間する。 即ち、 第 1のイ ンボリ ユー ト曲線 を切り残し又は切り込みの開始点が終点である第 2のイ ンポ リ ユ ー ト曲線とし、 その開始点が始点であり、 第 1のィ ンボ リ ュー ト曲線の終点から法線方向に誤差量だけずれた点が終 点である第 3のイ ンボリユ ート曲線とに分割して補間する。 従って、 切り残し又は切り込みの生じた部分の第 1のイ ン ボリ ユー ト曲線は新たな第 3のィ ンボリ ュー ト曲線に変更さ れるので、 変更後のィ ンポリュー ト曲線に基づいて加工を行 うと工具は最初の指令通路を補間するようになり、 切り残し 又は切り込みのない加工形状を得ることが可能となる。 図 面 の 簡 単 な 説 明 第 1図は本発明のィ ンボリ ユ ート補間誤差補正方式による ィ ンボリ ュー ト補間の様子を示す図、
[0024] 第 2図は従来のィ ンボリ ユ ート補間による加工の様子を示 す図、
[0025] 第 3図は本発明の数値制御装置の概略を示す図である。 発明を実施するための最良の形態 以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
[0026] 本実施例では第 2図に示すような試切削を行った後、 切り 残し又は切り込みの誤差量 D eと、 切り残しが始まる点 P s 3の曲率半径 R sを見積もり、 数値制御装置にパラ メ 一夕と して設定する。
[0027] 誤差量 D eはイ ンボリ ユー ト曲線 I II 1の終点 P e 1を基 準に切り残し又は切り込みの法線方向の距離を見積もる。 曲 率半径 R sは基礎円 Cを基準にィ ンボリ ュー ト曲線 I n 1上 における切り残し又は切り込みの開始点 P s 3までの基礎円 らの距離を見積もる。 但し、 誤差量 D e及び曲率半径 R s の値は、 ワークの材質及び工具の種類等の各種の要因によつ て変動する値なので、 試切削等の経験値に基づいて決定する 必要がある。
[0028] 第 1図は本発明のィ ンボリ ュー ト補間誤差補正方式による イ ンポ リ ュー ト補間の様子を示す図であり、 第 2図と対応し ている。 従って、 第 2図と同一の要素には同一の符号が付し てあるので、 その説明は省略する。
[0029] 第 1図において、 イ ンボリ ユー ト曲線 I n 1 は切り残しが 始まる点 P s 3まではプログラム指令時の^! 1のオフセ ッ ト 量で補間される曲線である。 ィ ンボリ ユ ー ト曲線 I η 3は切 り残しが始まる点 P s 3か ィ ンボリ ュー ト曲線 I η 1補間 時の第 1 のオ フセ ッ ト量を誤差量 D e分だけ変更された第 2 のオフセ ッ ト量で補間される曲線である。 即ち、 イ ンボリ ュ ー ト曲線 I n 1 は始点 P s 1から点 P s 3まではオ フセ ッ ト 量の変更ない補間が実行され、 点 P s 3から点 P e 3までは 誤差量 D e分だけオフセ ッ ト量の変更されたィ ンボリ ュー ト 曲線 I n 3の補間が実行される。
[0030] このイ ンボリ ユー ト曲線 I n 3の始点は切り残しが始まる 点 P s 3であり、 ^点は点 P e 1から法線方向に誤差量 D e だけずれた点 P e 3である。 これは、 工具補正モード中にォ フセ ッ ト量を変更したために、 変更されたブロックでの機械 座標上での絡点位置が変更前のオ フセ ッ ト量と変更後のオフ セ ッ ト量との差分だけシフ 卜 された位置に変更されるという 数値制御装置特有の動作によるものである。 次に、 ィ ンボリユ ー ト曲線 I n 1に接続された円弧曲線 A 1 はイ ンボリ ユート曲線 I n 3によってその始点が点 P e 3 と同じ点 A s 3に変更される。 従って、 数値制御装置はこの 円弧曲線 A 1補間時のオフセッ ト量を元の值、 即ちィ ンボリ ユート曲線 I n 1補間時の第 1のオフセ ッ ト量に戻して補間 する。 これによつて、 円弧曲線 A 1 は始点が A s 3で、 終点 が円弧曲線 A 1 と同じ点 A e 1である円弧曲線 A 3として補 間される。 これも、 工具補正モード中にオフセッ ト量を変更 したために生じる動作である。
[0031] 以上のようにして数値制御装置にパラメータ設定された誤 差量 D e及び曲率半径 R sに基づいて数値制御装置内部では 以下のような処理が行なわれる。
[0032] ( a ) 曲率半径 R sを基にィ ンボリ ュー ト曲線 I n 1上の点 P s 3の座標を求める。
[0033] ( b ) イ ンボリ ユー ト曲線 I n 1の補間時の始点 P s 1から 点 P s 3まではイ ンボリ ユー ト曲線 I n lのオフセ ッ ト量で 補間する。
[0034] ( c ) イ ンボリユー ト曲線 I n 1の補間時の点 P s 3から終 点 F e 1までは誤差量 D e分だけ変更されたオフセッ ト量で 補間する。 即ち、 イ ンボリ ユー ト曲線 I n 1を点 P s 3を始 点とし、 点 P e 1から誤差量 D eだけ法線方向にシフ ト した 位置を終点 P e 3とするイ ンボリ ユー ト曲線 I n 3に変更し て補間する。
[0035] ( d ) 円弧曲線 A 1の補間時は、 再びオフセッ ト量をィ ンボ リ ュー ト曲線 I n 1のオフセ ッ ト量に戻して補間する。 即ち、 始点が点 P e 3と同じ位置の点 A s 3で、 その終点が円弧曲 線 A 1 'の終点 A e 1である円弧曲線 A 3に変更して補間する。 以上の一連の処理によつて得られたィ ンボリ ユ ー ト曲線に 基づいて補間を行うことによって切り残しのないィ ンボリ ュ 一 ト曲線の補間ができる。
[0036] なお、 上記 ( c ) の処理は、 特開昭 6 4 - 5 7 3 1 3号公 報に記載のィ ンボリ ュー ト補間方式によって行う。 即ち、 ィ ンボリ ユ ー ト曲線 I n 3のようにその始点 P s 3 と終点 P e 3とが同一のイ ンポリ ュー ト曲線上に存在しないので、 その イ ンポリ ュー ト曲線の法線方向成分をィ ンボリ ュー ト曲線の 巻角度に比例して誤差量 D eだけ変化させる。 これにより、 イ ンボリ ユー ト曲線 I n 1 とイ ンボリユー ト曲線 I n 3 とは 滑らかに接続される。
[0037] 以上の実施例では、 イ ンボリ ユー ト曲線 I n 1 と円弧曲線 A 1 との間の接続に関して説明したが、 イ ンボリ ユー ト曲線 が他の指令通路、 例えば、 直線、 スプラ イ ン曲線、 イ ンボリ ュ一ト曲線等に接続する場合にも、 同様に指令通路の始点か らオフセ ッ ト量を元の値に戻して補間することによって、 両 通路を滑らかに接続することができる。
[0038] 第 3図に本実施例の数値制御装置の概略図を示す。 図にお いて、 テープ指令 1 は、 先に述べた指令がパンチされたテー プである。 テープリーダ 2は、 このテープ 1を読み取る。 前 処理手段 3は、 イ ンボリ ユー ト補間指令があるかどうかを G コ ードから判断する。 ィ ンボリ ユ ー ト補間データ作成手段 4 は、 上記に説明したィ ンボリ ユ ー ト補間に必要なデータを指 令値及びパラメータとして設定されている曲率半径 R s及び 誤差量 D eを基に作成する。 パルス分配手段 5は、 イ ンボリ ュ一ト補間データ作成手段 4で作成されたデータから上記の 式にもとずいて、 Θをイ ンボリユー ト曲線の接線速度が一定 になるように増分させてィ ンボリュー ト曲線の各点を求め、 補間を行い、 パルスを分配する。 サーボ制御回路 6は、 指令 によってサーボモータを駆動する。 サーボモータ 7は、 ボー ルネジ等を介して機械 8を移動させる。
[0039] 以上の実施例では、 切り残しの場合について説明したが、 切り込みの場合も切り込みの始まる点の曲率半径と、 切り込 んだ点の誤差量とをパラメ ータ設定してやることによって同 様にィ ンボリ ュ一ト補間誤差の補正された切削加工を行うこ とができる。
[0040] 以上説明したように本発明によれば、 数値制御装置内でパ ラメータとして設定された切り残し又は切り込みの誤差量及 び補正を開始する曲率半径に基づいて自動的にィ ンボリ ュー ト曲線の指令通路を変更することができ、 切り残しや切り込 みのない高精度のィ ンボ リ ュー ト曲線の切削面を得ることが 可能となる。
权利要求:
Claims請 求 の 範 囲
1 . 数値制御装置等のイ ンボリ ユー ト補間による誤差を補 正するィ ンボリ ュー ト補間誤差補正方式において、
第 1 のィ ンボリ ュー ト曲線の指令に応じて加工された実際 の加工形状に切り残し又は切り込みが生じた場合に、 前記第
1のイ ンボリ ユー ト曲線上における前記切り残し又は切り込 みの開始点までの基礎円からの曲率半径と、 前記第 1のイ ン ボリ ユ ー ト曲線の終点における前記切り残し又は切り込みの 法線方向の誤差量とを前記加工形状から求め、 パラ メ ータ と して前記数値制御装置に設定することによ て、
前記数値制御装置は、 前記切り残し又は切り込みの開始点 から前記第 1のィ ンボリ ュー ト曲線の終点までの補間時に、 前記第 1のイ ンボリ ユー ト曲線補間時の第 1のオ フセ ッ ト量 を前記誤差量分だけ変更された第 2のオ フセ ッ ト量に変更し て補間し、 前記第 1のイ ンボリ ユ ー ト曲線を前記切り残し又 は切り込みの開始点が終点である第 2のィ ンボリユー ト曲線 と、 前記開始点が始点であり、 前記第 1のイ ンボリ ユー ト曲 線の終点から法線方向に前記誤差量だけずれた点が終点であ る第 3のイ ンボリ ユ ー ト曲線とに分割して補間することを特 徴とするィ ンボリュー ト補間誤差補正方式。
2 . 前記第 1のイ ンボリ ユー ト曲線の終点を始点とする曲 線又は直線が前記第 1のイ ンボリ ユー ト曲線に接続されてい るとき、 前記曲線又は直線を補間する際のオ フセ ッ ト量を前 記第 1のオ フセ ッ ト量に戻すことを特徴とする特許請求の範 囲第 1項記載のィ ンボ リ ュー ト補間誤差補正方式。
3 . 前記曲線は円弧曲線、 スプラ イ ン曲線又はイ ンボリ ュ 一 ト曲線であることを特徵とする特許請求の範囲第 2項記載 のィ ンボリ ユート補間誤差補正方式。
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优先权:
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