JPS5998207A - 金属等の加工法及びその装置 - 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】 本発明は直線又は曲線で構成された形状をガス切断或は
溶接し得る金属加工装置を数値制御によって自動的に可
動し得る金属の加工法及びその装置に係り、特に直線又
は曲線で構成される加工線全体を一つの微小な点を順に
連結した点列としてとらえ、従って該加工＋ｌｌｌ！を
所定の各座標軸に対して１パルスの駆動距離に相当する
微小線分に分割してこれをコード化してパルス列として
記憶媒体に蓄え、これを再生してパルスにより８：属加
工装置の駆動をコントロールすることを特徴とした金属
の加工法及びその装置に関するものである。

従来より普及している金桟加工法に於る数値制御は、例
えば第１図に示す加工＃！１の情報を直線と円弧で定義
し、加工線１上の円弧と円弧、＠線と円弧の交点ａ　ｇ
　１）　＃　ｄ　＃　ｆ　ｓ　ｇ及び円弧の中心点ｃ、
ｅ、ｈを夫々数値制御情報とｌ−て、これ箋の点ａｍｂ
・・・・・・ｈを座標系に合わせて座標値を作り、さん
孔テープ等を媒体として数値制御装置に入力していた。

従来のこの方法は電算機が未発達で記憶素子の容量の少
い時代に加工線の情報を短い情報で伝えなければならな
い為に考えられたものであり、電算機が着るしく発達し
た今日の環境条件とは全（異る時代の産物であった。

従って従来の方法に於ては単純な直線又は直線と円弧の
みで構成される線を円弧と＠線の節点及び円弧の中心点
の座標で示すのは容易であるが、曲線を１０分の１鴎、
或は１００分の１ｎ以下の近似で円弧と直線とに分割す
るのは人力では不可能であり、従って高価な電算機によ
る円弧と直線の分割（プログラミング）が必要となり、
このプログラミングに美大な手間と費用を要する欠点が
あった。

更に前述の従来の方法は加工線を円弧と直線とにプログ
ラミングした後、これ等を再びパルス列に置換しなけれ
ばならない無駄があり、かつ数値制御部のパルス補間速
度に対して動作部が余りに遅い為に高価な数値制御部の
稼動率が極めて低い欠点がある。

本発明は従来の之等の欠点に鑑み開発された全く新規な
技術であって、特に加工線全体を一連の微小な点を順に
連結したものとしてとらえ、これ等の微小な点をコード
化してパルス列として直接記憶し、これを再生してパル
スにより金属加工装置の駆動ケコントロールすることを
特徴とした金属の加工法及びその装置罠関するものであ
る。

図により本発明の一実施例を具体的に説明すると、第２
図に於て、２は任意の加工線を示し、６はこの加工線２
を微小な点の列即ち点列で構成したことを示している。

この点列６の並び方を厳密に定義すると、これは第６図
に示すようなｘ、ｙ、ｚ・・・・・・座標系忙分解する
ことが出来る。第３図はＸ。

ｙの平面上の線の定義を示し、４は与えられた加工線、
５はこの加工線４に近似し、且つ座標軸方口に並んだ微
小線分を示している。

第４１及び第５図は夫々ｘ−ｙ座標面に於る平面Ｗ工線
の点列、或はｘ　−ｙ　−ｚ座標系における豆体加工線
の点列即ち微小線分の定義の方法例を示し、極座標系を
含むものもこれに準じて定義することが出来る。第４図
の平面上の加工線はＸ、ｙ直交座標系を例にとったパル
スと移動距離の関係を示す図で、ｌを１パルス相当の長
さとすればＸ。

ｙ軸方向の移動はｘ、ｙ軸に沿う正負の方向、Ｘ。

ｙ軸と４５°で交叉する正負の方向よりなる■、■・・
・・・・■の８通りとなり、これ等の８通りの組合せに
より任意の方向に移動させることが出来る。

この８種の判別を２進コードの表示例を示すと、例えば
６ビツトでコード化すれば一例として次の第１表の如（
なり、４ビツトでコード化すれば−例として次の第２表
の１口（なる。

第１表 第２表 如何ようにコード化するかは回路又は演算のプログラム
の問題であるが、制御１軸当９１ビツト、２軸の場合で
６〜４ビツト、６軸の場合で５〜６ビツトで充分である
。従って制御軸数が増加すればそれに対応してビットの
割当数を増加すれば良７Ｓ０ 若しパルスの速度が一定であれば■、■、■、■の場合
の合成速度は■、■、■、■の場合の５倍となるので、
■〜■の何れの方向にも定速で動かしたい場合には■、
■、■、■のパルスの発振時間間隔をｈＫ調整すれば良
い。従って全ての形状は図１に示すように■〜■のベク
トルの逐次組合せによって定義することが可能である。

第５図は立体座標の微小融分の記号化の例で、第４図に
於ける説明と同じ手続で例えば次の第６表のように足義
することが出来る。

第６表 次の第４表は前記第６表とは別のコードの作り方を例示
するものである。

第４表 更に制御軸数の増加に対しては第１表乃至第４表に準じ
て簡単に作成することが出来る。

こ〜に於て、本発明を説明する前に従来の数値制御につ
いて説明すると、従来の方法は既に第１図に基づいて説
明した如（、加工線１の情報を直線と円弧とで足議し、
これ等を第６図のブロック図に示す如き方法で制御して
いた。

即ち、第６図に於て、６は図形入力装置であって、形状
寸法又は数式で形状を入力することが出来、７は数値制
御１プログラム装置であって、前記入力装置６よりの入
力を第１図に示した近似的な円弧と直線とに変換して数
値制御プログラムを行うことが出来、この結果はプログ
ラムを次の記憶媒体８又はさん孔テープ９に記録するこ
とが出来る。

１０は数値制御装置であって、前述の記憶媒体８或はさ
ん孔テープ９０入力情報を入力し、これ等から送られて
来る円弧、＠線の情報を第１図に示す如（座標軸系に対
して点列（電気的にはパルス列）に補間する作業（円弧
補間、直線補間と呼ぶ）をし、次の金属加工装置等の動
作部１１を稼動させて所定の加工線の加工を再現し得る
如（構成されている。

これに対して、第７図は本発明に係る方法の機能を示す
ブロック図である。即ち、第７図に於て、１２は形状入
力装置、１６は入力装置１２からの入力を直接第２図の
線の点列（電気的にはパルス列）に変換するパルス列変
換処理装置、１４は上述のパルス列を記憶する記憶装置
で例えば磁気デスク、バブルメモリ、フロビイデスク、
磁気テープ等の記憶媒体より構成されている。１５は前
記の記憶をパルスに再生する再生装置、１６は加工＃を
再現し得る動作部である。

従って、第６図に示す従来の方法と第７図に示す本願の
方法とを相互に比較すると、本願の方法は従来の方法に
比較して次の点で著るしく優れていることが明瞭である
。

即ちｆｉｌ従来の方法は加工線を円弧と直線とに変換し
て数値側（ｉｌｌプログラムを行いかつこれを取出す際
に再びパルス列に変換して動作部暑作動しなければなら
ない無駄があるのに対し、本発明の方法に於ては加工線
を直接点列として数値制御プログラムを行うので従来の
如き情報の手段として円弧と直線を中間に介在させる無
駄を無（し、構成を極めて簡単にすることが出来る。（
２）従来の方法に於る数値制御装置は記憶媒体或はさん
孔テープより入力される円弧と直線との情報を座標軸系
に対してパルス列に補間しなければないので、高級なプ
ロセッサを使用しなければならず、従ってコスト高にな
る欠点があるのに対し、本発明の方法に於ては数値制御
プログラム部に於て加工線を直接点列としてプログラム
して記憶媒体に記憶しであるので、単にこの記憶を再生
しパルスを発生させれば良く、従って安価な再生装置が
使用出来、装置のコストを極めて低減せしめることが出
来る。

（３）従来の方法に於ては高価な数値制御部を使用する
割に動作部の動作が余りに遅い為にプロセッサの稼動率
が極めて低い欠点を有しているのに対し、本発明の方法
に於ては加工線をパルス列に分解するプロセッサは能カ
一杯に稼動せしめることが出来、稼動率が極めて高い特
徴を有している。（４）本・発明の方法に於ては従来の
方法の如きさん孔テープを一切必要とせず、後述のη口
く、加工形状ヲノクルス列に変換する処理装置と直結し
たダイレクト数値制御と群制御を行うことが出来る特徴
を有している。

本発明のコンピュータと直結したダイレクト数値制御と
群制御を行う場合について具体的に説明すると、第８図
に於て、１７は形状入力装置、１８はパルス列変換処理
装置、１９は主記憶装置で多数の加工形状を分類して記
憶することが出来る。

２０はパルス再生装置２１に付設した補助記憶装置であ
って前記主記憶装置ｔ１９に蓄えられたノくルス列記憶
の中から１サイクルの動作に必要な量の記憶を呼びだし
て記憶する部分であり、史に２２は動作部である。

従って本発明に係る方法に於ては高速処理を行う能力の
ある演算処理部を使用し、これを前記入力装置１７、パ
ルス列変換装置１８、主記憶部［１９と直結して構成し
た場合には、多数台の動作部に対する制御信号を作り溜
めすることが出来、これを必要に応じて呼び出してパル
ス再生により多数台の動作部を同時に数値制御を行うこ
とが出来る。

又別の利点として従来の数値制御のようにさん孔テープ
を必要としないので、加工線を円弧と１１線で表現する
特定のテープフオマット（数値制御情報の文法）も不要
になり数値制御を一層大衆化することが出来る。更に前
述の如（、本発明の方法に於る数値制御はパルス再生装
置で充分間に合うので、従来の如き高価な数値制御装置
が一切不要となり、装置全体のコストヲ数分の−にする
ことが出来る特徴も有している。

本発明の具体的実施例を説明すると次の通りである。

第９図に於て、この装置灯はＸ　ａ　３’　ｌＺの６軸
の制ａをする場合の例であって、Ａは図形処理入力装置
、Ｂは機械の制４ｉ４１部、Ｃは金属加工の機械部を夫
々示し、該図形処理入力装置Ａは機械部Ｃとは別置され
ている。制御部Ｂの中にはパルス再生装置と、操作、自
動制御、パルス駆動ユニット等よりなり、制飢１部Ｂと
機械部Ｃとは両者を共に組込むことも出来ろし１、或は
近傍に別置１−ても良い。

前記図形処理入力装置Ａは対象図形及び切断情報を処理
して入力し得る装置であって、公知の小型電子計算機の
構成がそのまへ使用出来、七の構成は入力操作盤２６、
入出力部２５、処理装置２６、処理プログラム部２７、
主記憶部２８、及び出力部６１により構成され、更に入
力図形の確認のための図形プリンター２９、表示部６０
は必要に応じて付加される。図形処理入力装置Ａは図形
や図面情報２４を入力操作盤２６、入出力部２５により
加工条件、加工形状等の情報を入力することが出来、処
理装置２６を通った情報を処理プログラム部２７で前述
の如き微小線分をベクトルを定義する符号に演算し、こ
れを主記憶部２８より記憶する一方で図形プリンター２
９或はブラウン管等よりなる表示部６０に表示して修正
確認をすることが出来る。前記主記憶部２８としてはＬ
ＳＩ、バブルメモリ、磁気テープ、磁気デスク、フロピ
ーディスク等の記憶媒体を用いることが出来る。

一般に平面上の図形ｆ　（Ｘ　＃　ｙ　）、ｇ　（ｒｅ
θ）で＠線座標系又は極座標系で示され、これ等は数学
的に自由に変換し得るので、前記袋ｍＡはこの様に与え
られた形状を機械部Ｃの座標系に合わせた幾何学計算と
同時にパルス列を作成し、コード化して蓄えてお（装置
である。

制御部Ｂの構成は入力装置Ａの出力部６１に連結し、入
出力部６２、処理装置６６、ＬＳ、Ｉ等の各種の記憶媒
体よりなる補助記憶部６４、処理プログラム部６５及び
操作盤６６とよりなり、主記憶装置２８に記憶された加
工形状のパルス列情報を選択的に補助記憶装置ｔ６４に
転送する指示を行うと共に加ニジーケンス情報を加工の
シーケンスコントロールを行うコントローラ６７に入力
する。

３８　ｘ、　３８　ｙ、３８ｚは夫々Ｘ軸駆動ユニット
、ｙ軸駆動ユニット、２軸駆動ユニツトである。

一方機械部Ｃは機体６９と、ｘ、ｙ、ｚ軸駆動用サーボ
モータ４０ｘ、４０ｙ、４０ｚより構成されている。従
って機械部Ｃの動作は補助記憶部６４の記憶の再生によ
ってコントロールされる。補助記憶部６４は装ｋＡＯ主
記憶部２８の内容の中から１サイクルの動作に必要な信
号を全てそのま〜記憶することが出来、位置決め信号は
装置Ａで処理されたパルス列を第１表乃至第４表に例示
したコードで記憶されている。処理プログラム部６５は
前記補助記憶部６４の内容を処理装置６６を介して図形
処理入力装置Ａからの入力と及び各軸系に対する制御パ
ルス列に再生せしめるプログラムを内蔵し、加ニジーケ
ンス信号はシーケンスコントローラ６７に、又パルス列
は夫々各軸の駆動ユニット３８ｘ、３８ｙ、３８ｚに転
送される。前記駆動サーボを更に詳しく述べると、サー
ボモータにパルスモータを用いたものではパルス増幅す
れば艮（、又ＤＣモータな用いるものでは再生されたパ
ルスをバッファレジスタに入力し、これをＤ／Ａ変換し
１、増幅してモータな回転せしめ、モータの回転をパル
ス発生器によりパルスを発生せしめてバッファレジスタ
にフィードバックして制御するなど一般に用いられるデ
ジタル制御法が適用される。

図に於て制御部Ｂと機械部Ｃとは１対１に対応するが、
図形処理入力装置Ａは該機械部Ｃ及び制御部Ｂと１対１
に対応せしめる必要はな（，１台の図形処理入力装置Ａ
と複数組の制？ａｔ１部Ｂと機械部Ｃとを結合して使用
することが出来る。前記装置Ａの図形のパルス列補間の
速度に比し、制御部Ｂのパルスの再生速度は次の機械部
Ｃの動作速度に合わせれば良いので、極めて遅（て良い
。

従って前記装置Ａは機械部Ｃの動作速度とは無関係に図
形の入力処理を行うことが出来、処理した記憶をバッフ
ァとして蓄えることが出来るので、必要な情報は複数の
機械に対して瞬時に転送することが出来る。従って恰も
１台の装置Ａでオンラインで直接多数の機械部Ｃを制御
すると同等の効果をあげることが出来る特徴を有してい
る。

史に本発明に対する別の適用例としては第１０図に示す
ように任意の図形を倣い装置で追従して図形処理装置に
入力することも可能である。これを図により説明すると
、第１０図に於て、４１は実材部品又はテンプレート等
の図形、４２はこの実材部品、テンプレート等の図形４
１を倣うことが出来る図形倣い装置、４６はその装置４
２に取付けられた図形倣い具を示し、図形はｘ、ｙ・・
・・・・の座標系で示されるが、本実施例に於ては簡単
なＸ。

ｙの平面直交座楠系に対するものを示している。

４４．４５は夫々図形倣い装置４２土のＸ、ｙ座標系に
対応するレール又は軸装置である。従って倣い具４６を
図形４１に沿って動かすと、例示のものではＸ滑動ｉ１
１［１］４４がＸ軸方向に滑動すると共に軸受欠食むｙ
軸方向の滑動台車４６がｙ軸シール４５に沿い滑動する
。４７，４８は夫々Ｘ滑動ＩＩ］４４の滑動とｙ滑動台
車４６の滑動をラック、ビニオンなどにより滑動に伴い
正負の方向を持ったパルスを発信するパルス発生器を示
し、発生したパルスは入出実部４９を通じてし１形処理
プロセツサ５０に入力し、図形処理プログラム５１によ
りパルスの入力を図形に再生し、表示部５２及びプリン
タ５６に再現すると共に、先に第９図によって詳述した
様に加工の手順と入力された図形のパルス列コードを主
記憶装置５４に一時蓄える。

更に加工に肯っては複数の加工装置５５に主記憶装置の
内容を選択的に転送し同時に複数の加工具を稼動させる
ことが出来る。加工装置５５の構成は第９図の制御部Ｂ
と機械部Ｃとに示す範囲である。

第１０図の実施例は第９図に示す数値による入力方法に
対してテーチング方式により図形を入力する方法で、５
１で示す処理プログラムを変えるだけで良（、第９図と
第１０図に示す装置を一体的に合併しても、テーチング
装置のみを除いては個々のハードウェアよりなるエレメ
ント圧倒等相違はないので、両者を容易に合併すること
が出来る。

また例示のものは図形４１からパルス発生器４８に亘っ
てテーチング専用のものとして説明しているが、倣い具
４６を加工具に変え、別に第９図に示した駆動部を併合
し、これによってテーチング兼用の作業機械とすること
も勿論容易である。

この第１０図の実施例はテーチング方式によるロボット
にも有効な方法である。

更に第９図の実施例に於て、主記憶部２８と補助記憶部
６４を共通の記憶媒体とし、これを図形処理入力部Ａに
おいて入力した後、堰外して機械の制御部Ｂの補助記憶
部６４に該当する部分に差し替えて使用することも可能
である。この場合も１台の図形入力装置Ａと複数の制ａ
１部Ｂの組合せとすることも可能である。

また図形入力装置Ａに対し、従来の円弧と直線で定義し
た数値制御さん孔テープ等で図形処理プロセッサ２６に
入力し、形状な復元してこれをパルス補間し更に制御部
Ｂによってパルスに再生すれば従来の数値制御から本発
明への移行期に対して対応し得るだけでな（、積極的に
ダイレクト群制御数値割損１法となすことも可能である
等の多大な特徴を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は加工線の情報の定義を示す図、第２図乃至第５
図は本発明の方法を示す説明図、第６１因は従来の方法
のブロック図、第７図乃至第９図は本発明の方法及び装
置を示すブロック図、第１０図は他側の説明図である。 １．２は加工線、　６は線の点列、　６．１２゜１７は
入力装置直、　８は記憶媒体、　１０は数値制御装置、
　　１５は再生装置、　　１８は処理装置、２２は動作
部、　２８は主記憶部、　６４は補助記憶部、　６９は
機体、　４１は図形、　４２は倣い装置、　４３は倣い
具、　４６は台車、４７．４８はパルス発生器、　　５
４は主記憶装置、５５は加工装置である。 特許出願人　小池酸素工業株式会社 第１図 １ 第２図 第３図 ム 第１０図 弧

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）数値制御により連続的に制御を行って加工線に沼
   って切断或は溶接又は切削等の金属加工を実施する加工
   法に於て、該加工線を所定の各座標軸に対して１パルス
   の駆動距離に相当する微小線分に分割すると共にこれを
   コード化して点列（パルス列）として主記憶媒体に蓄え
   、更にこの主記憶媒体に蓄えられたコード化したパルス
   列を補助記憶に転送して再生し、再生されたパルスによ
   って加工具等の駆８！７１火コントロールして９属等の
   加工を行うことを特徴とした金属等の加工法。 （２１数値制御により連続的に制御を行って加工線に宿
   って切断或は溶接又は切削等の金属等の加工を実施する
   加工法に於て、該加工線を所定の各座標軸に対して１パ
   ルスの駆動距離に相当する微小線分に分割すると共にこ
   れをコード化してパルス列として主記憶媒体に蓄え、か
   つ複数のパルス再生装置に夫々付設した補助記憶媒体に
   前記コード化したパルス列を選択的に転送して主記憶媒
   体の情報をオンラインで補助記憶媒体に高速転送して複
   数の加工装置を同時に或はタイミングをずらして稼動せ
   しめることを可能とした金属等の加工法。 （３）数値制御によって連続的に金属等の加工を行うこ
   とを可能とした装置に於て、加工線を所定の各座標軸に
   対して１パルスの駆動距離に相当する微小線分に分割す
   ると共にこれをコード化してパルス列として主記憶装置
   に蓄えることが出来るパルス列分割装置と、該主記憶装
   置に蓄えられたパルス列を選択的に補助記憶媒体に転送
   して再生しうるよう圧した１個又は複数のパルス再生装
   置とを夫々内蔵せしめたことを特徴とした金属等の加工
   装置。 （４）加工済の部品、楔形、テンプレート等の図形を倣
   い具で倣い、かつこの倣いによって生ずる倣い具の座標
   軸方向の運動をパルス発信器によって正負のパルスを発
   信させて図形処理を行い、これをコード化した点列（パ
   ルス列）に１１換して主記憶媒体に蓄え、更に主記憶媒
   体に蓄えられてコード化したパルス列を補助記憶媒体に
   転送してパルスに再生し加工具の駆動をコントロールし
   て加工を行うことを特徴としたテーチング方式による金
   属等の加工方法。 （５）加工済の部品、楔形、テンプレート等の図形を倣
   うことが可能な倣い具を有する倣い装置と、ｘ、ｙ等の
   座標軸方向に移動する移動台車と、該台車の移動に伴っ
   て正負の方向を持ったパルスを発信するパルス発生器と
   、これをコード化したパルス列として蓄えることが出来
   る主記憶装置と、該主記憶装置に蓄えられたコード化し
   たパルス列を補助記憶装置に転送してパルスに再生して
   加工を行うことが出来る加工装置との組合せよりなるテ
   ーチング方式を可能とした金属等の加工方法。 （６１数値制御により連続的に＊属等の加工を行うこと
   火用能とした方法に於て、加工線を所定の座標軸に対し
   て１パルスの駆動距離ニ相当する微小線分に分割すると
   共にこれをコード化して紀憶シ１、この記ｉ意された記
   憶媒体を前記パルス列分解装置ρ・ら切りｈｌてパルス
   列をパルスに再生する装置に結合し、この装置によって
   パルスを再生し、て加工具等の駆動をコントロールして
   ８″属等の加工７行うことを特徴と（５た今風等の加工
   方法。 （７）数１直制四ｊにより連続的に金弯等のπ】工を行
   うことをｉ１能とした装置に於て、加工線を所定の座標
   軸に対して１パルスの駆動距離に相当する微小線分に分
   解するパルス列分解装置と、これ等のパルスをコード化
   して記憶する主記憶装置と、主記憶装置に記憶された記
   憶媒体を切り離してパルスに再生することが出来るパル
   ス再生装置と、このパルス再生装置によって再生された
   パルスで駆動をコントロールすることが出来る加工装置
   との組合せよりなる金属等の加工装置。