JP2018083288A - System, and computer readable memory medium - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、システム、及びコンピュータ可読記憶媒体に関する。 The present invention relates to a system and a computer-readable storage medium.
穿孔加工などを行う加工具では、被加工物の出来上がりに要求される加工精度などの点から高い加工精度を実現する制御が求められている。
特許文献1には、関連する技術として、経路と経路の継ぎ目で精度良く高速で移動するための制御に関する技術が記載されている。
特許文献2には、関連する技術として、所望の曲率の曲り孔を容易に形成する技術が記載されている。
In a processing tool that performs drilling or the like, control that achieves high processing accuracy is required in terms of processing accuracy required for the completion of a workpiece.
Patent Document 1 describes a technique related to control for moving at high speed with high accuracy at a path-to-path joint as a related technique.
上述のように、被加工物の出来上がりに要求される加工精度は、高い精度が求められている。 As described above, high accuracy is required for the processing accuracy required for the finished workpiece.
そこでこの発明は、上記の課題を解決することのできるシステム、及びコンピュータ可読記憶媒体を提供することを目的としている。 Therefore, an object of the present invention is to provide a system and a computer-readable storage medium that can solve the above-described problems.
上記目的を達成するために、本発明の一態様によれば、システムは、被加工物を穿孔加工するためのシステムであって、工具経路に沿って前記被加工物の内部を進むように構成されて、前記被加工物に加工孔を形成するようになっている、孔あけ工具と、前記工具経路に沿った前記孔あけ工具の位置を取得するように構成された先端情報取得部と、前記先端情報取得部と通信するように構成された制御装置と、を備える。前記制御装置は、前記工具経路を目標経路と比較し、前記工具経路と前記目標経路との差によって定まる、前記孔あけ工具の位置の差を特定するように構成される。 In order to achieve the above object, according to one aspect of the present invention, a system is a system for drilling a workpiece and is configured to travel through the workpiece along a tool path. A drilling tool configured to form a machining hole in the workpiece, and a tip information acquisition unit configured to acquire a position of the drilling tool along the tool path, A control device configured to communicate with the tip information acquisition unit. The control device is configured to compare the tool path with a target path and identify a difference in position of the drilling tool determined by a difference between the tool path and the target path.
また本発明の別の態様によれば、システムは、被加工物を穿孔加工するためのシステムであって、工具経路に沿って前記被加工物の内部を進むように構成されて、前記被加工物に加工孔を形成するようになっている、孔あけ工具と、前記工具経路に沿った前記孔あけ工具の位置を推定するように構成された状態推定部と、前記状態推定部と通信するように構成された制御装置と、を備える。前記制御装置は、前記工具経路上の前記孔あけ工具の推定位置を目標経路と比較し、前記推定位置と前記目標経路との差によって定まる、前記孔あけ工具の位置の差を特定するように構成される。 According to another aspect of the present invention, a system is a system for drilling a workpiece, the system being configured to travel inside the workpiece along a tool path, and the workpiece Communicating with the state estimating unit configured to estimate a position of the drilling tool along the tool path, a drilling tool adapted to form a machining hole in the object And a control device configured as described above. The control device compares an estimated position of the drilling tool on the tool path with a target path, and specifies a difference in position of the drilling tool determined by a difference between the estimated position and the target path. Composed.
また本発明の別の態様によれば、システムは、前記孔あけ工具を通して電解流体流を送るように構成された駆動部をさらに備える。前記電解流体流は、前記加工孔内で前記被加工物に向かって吐出される。 In accordance with another aspect of the present invention, the system further comprises a drive configured to send an electrolytic fluid flow through the drilling tool. The electrolytic fluid flow is discharged toward the workpiece in the machining hole.
また本発明の別の態様によれば、システムは、前記孔あけ工具に結合した駆動部をさらに備える。前記駆動部は、前記孔あけ工具を前記工具経路に沿って進めるように構成される。前記駆動部は、前記制御装置と通信するように構成されている。前記駆動部は、前記孔あけ工具の前記位置の差に基づいて前記加工孔内の前記孔あけ工具の方向を修正するように構成される。 According to another aspect of the invention, the system further comprises a drive coupled to the drilling tool. The drive is configured to advance the drilling tool along the tool path. The drive unit is configured to communicate with the control device. The drive unit is configured to correct the direction of the drilling tool in the machining hole based on the difference in the position of the drilling tool.
また本発明の別の態様によれば、コンピュータ可読記憶媒体は、被加工物の穿孔加工に用いるために具現化されたコンピュータ実行可能命令を有するコンピュータ可読記憶媒体であって、コンピュータ実行可能命令が実行されると、制御装置は、駆動部に対して、孔あけ工具が工具経路に沿って前記被加工物の内部を進むように指示して、前記被加工物に加工孔を形成し、先端情報取得部に対して、前記孔あけ工具の位置を特定するように指示して、前記工具経路に沿った前記孔あけ工具の位置を特定し、前記孔あけ工具の位置と、目標経路に沿った前記孔あけ工具の位置とを比較した場合の差分によって定まる、前記孔あけ工具の位置の差を特定させる。 According to another aspect of the invention, a computer-readable storage medium is a computer-readable storage medium having computer-executable instructions embodied for use in drilling a workpiece. When executed, the control device instructs the drive unit to move the drilling tool through the workpiece along the tool path to form a machining hole in the workpiece, An information acquisition unit is instructed to specify the position of the drilling tool, the position of the drilling tool along the tool path is specified, and the position of the drilling tool and along the target path are specified. The difference in the position of the drilling tool determined by the difference when compared with the position of the drilling tool is specified.
また本発明の別の態様によれば、コンピュータ可読記憶媒体は、被加工物の穿孔加工に用いるために具現化されたコンピュータ実行可能命令を有するコンピュータ可読記憶媒体であって、コンピュータ実行可能命令が実行されると、制御装置は、駆動部に対して、孔あけ工具が工具経路に沿って前記被加工物の内部を進むように指示して、前記被加工物に加工孔を形成し、状態推定部に対して、前記孔あけ工具の位置を推定するように指示して、前記工具経路に沿った前記孔あけ工具の位置を推定し、前記孔あけ工具の位置と、目標経路に沿った前記孔あけ工具の位置とを比較した場合の差分によって定まる、前記孔あけ工具の位置の差を特定させる。 According to another aspect of the invention, a computer-readable storage medium is a computer-readable storage medium having computer-executable instructions embodied for use in drilling a workpiece. When executed, the control device instructs the drive unit to move the drilling tool along the tool path through the workpiece, thereby forming a machining hole in the workpiece. Instructing the estimation unit to estimate the position of the drilling tool, estimating the position of the drilling tool along the tool path, and along the position of the drilling tool and the target path The difference in the position of the drilling tool determined by the difference when compared with the position of the drilling tool is specified.
また本発明の別の態様によれば、コンピュータ可読記憶媒体では、前記コンピュータ実行可能命令は、さらに前記制御装置に、前記位置の差から算出した修正経路の最大曲率が所定の閾値よりも小さい場合には、前記算出された修正経路に沿った修正措置を実行させる。 According to another aspect of the present invention, in the computer-readable storage medium, the computer-executable instruction further causes the control device to have a maximum curvature of the correction path calculated from the position difference smaller than a predetermined threshold value. To execute a corrective action along the calculated correction route.
また本発明の別の態様によれば、コンピュータ可読記憶媒体では、前記コンピュータ実行可能命令は、さらに前記制御装置に、前記位置の差から算出した修正経路の最大曲率が所定の閾値よりも大きい場合には、前記最大曲率が前記所定の閾値よりも小さくなるように修正された、修正経路に沿った修正措置を実行させる。 According to another aspect of the present invention, in the computer-readable storage medium, the computer-executable instructions further cause the control device to have a maximum curvature of the correction path calculated from the position difference larger than a predetermined threshold value. The control unit executes a corrective action along the correction path, which is corrected so that the maximum curvature is smaller than the predetermined threshold value.
本発明の実施形態によるシステム、及びコンピュータ可読記憶媒体によれば、被加工物の出来上がりをより高い加工精度で実現する技術を提供することができる。 According to the system and the computer-readable storage medium according to the embodiment of the present invention, it is possible to provide a technique for realizing the finished product with higher processing accuracy.
<第一の実施形態>
図1は、本発明の第一の実施形態による制御装置2を備える穿孔加工システム1の構成の一例を示す図である。
図1で示すように、第一の実施形態による穿孔加工システム1は、制御装置2と、穿孔加工装置3と、記憶部4とを備える。
<First embodiment>
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of a drilling system 1 including a
As shown in FIG. 1, the drilling system 1 according to the first embodiment includes a
穿孔加工システム1が備える制御装置2は、先端情報取得部101と、接続位置設定部102と、修正経路設定部103と、操作量決定部104とを備える。
制御装置2が備える先端情報取得部101は、穿孔加工装置3が備える加工具である電極棒10の先端に係る位置及び進出角度を含む加工具先端情報を取得する。なお、この進出角度は、電極棒10の先端の進出方向により決定され、水平方向の平面に対する角度と向きを示す。
接続位置設定部102は、取得した加工具先端情報に基づいて、現在の加工具の先端位置に対応する目標経路上の位置における目標経路の前方で、予め設定された加工具の目標経路上の接続位置を設定する。
例えば、接続位置設定部102は、現在の加工具の先端位置に対応する目標経路上の位置として、現在の加工具の先端位置から最も近い目標経路上の位置を特定する。そして、接続位置設定部102は、特定した目標経路上の位置から目標経路に沿って一定距離前方で、接続位置を設定する。
また、例えば、接続位置設定部102は、現在の加工具の先端位置に対応する目標経路上の位置として、現在の加工具の先端位置と水平方向の平面座標が一致する目標経路上の位置を特定する。そして、接続位置設定部102は、特定した目標経路上の位置から水平方向の平面座標の一定距離前方で、予め設定された加工具の目標経路上の接続位置を設定する。
なお、接続位置設定部102は、現在の加工具の先端位置に対応する目標経路上の位置として複数の位置が存在する場合、目標経路上の位置の中で目標経路に沿った距離が目標経路の始点に最も近い位置を現在の加工具の先端位置に対応する目標経路上の位置と特定する。
The
The tip
Based on the acquired processing tool tip information, the connection
For example, the connection
In addition, for example, the connection
In addition, when there are a plurality of positions as positions on the target path corresponding to the tip position of the current processing tool, the connection
修正経路設定部103は、設定された接続位置と、取得した加工具先端情報に基づいて、現在の加工具の先端の角度に係るベクトル方向と現在の加工具の先端位置に対応する修正経路上の位置における接線に係るベクトル方向とが一致するように、現在の加工具の先端位置と接続位置とを結ぶ修正経路を設定する。また、修正経路設定部103は、接続位置における加工具の先端のあるべき角度に係るベクトル方向と接続位置に対応する修正経路上の位置における接線に係るベクトルとが一致するように、現在の加工具の先端位置と接続位置とを結ぶ修正経路を設定する。なお、修正経路は多項式により示される。
操作量決定部104は、多項式により示される修正経路及び目標経路に基づいて加工具の進出角度に係る操作量を決定する。
穿孔加工装置3は、制御装置2による制御に基づいて、被加工物に対して穿孔加工する装置である。
記憶部4は、制御対象を通過させるべき予め計画されている理想的な経路である目標経路など、穿孔加工装置3の動作に必要な種々のデータを記憶する記憶部である。
Based on the set connection position and the acquired tool tip information, the correction
The operation
The punching device 3 is a device that punches a workpiece based on the control by the
The storage unit 4 is a storage unit that stores various data necessary for the operation of the drilling device 3, such as a target route that is an ideal route planned in advance so as to pass the control target.
図2は、第一の実施形態による制御装置2の制御対象である穿孔加工装置3の一例を示す図である。
穿孔加工装置3は、図2で示すように、加工孔201内に挿入されながら、被加工物200を電解加工する電極棒10と、その電極棒10を操作する駆動部20とを備える。また、図2には、穿孔加工装置3と同時に、被加工物200と、穿孔加工装置3で加工した加工孔201と、内壁面202と、電解液Lとが示されている。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a drilling device 3 that is a control target of the
As shown in FIG. 2, the drilling apparatus 3 includes an
第一の実施形態による穿孔加工装置3は、電解液Lを介して電極棒10と被加工物200との間に電圧を印加して通電することにより、被加工物200を溶解させて加工する。
電極棒10の先端面11は、軸方向に対して傾斜する方向を向いている。したがって、電圧印加時の電界は、電極棒10の先端面11が向く方向に偏在することになり、即ち、電極棒10の先端の周方向の一部に電場強度が偏在する。穿孔加工装置3が備える電極棒10内を流通する電解液Lは、電極の先端から流出される外、一部は孔部(図示せず)から電極棒10の径方向外部へと向かって流出される。孔部から流出された電解液Lは、加工孔201に流体作用力を付与することにより、電極棒10にはその反力が付与され、電極棒10による加工孔の穿設方向を変化させることができる。
したがって、駆動部20は、電極棒10内を流通する電解液Lの液量を変化させることで、加工孔への流体作用力の大きさを変化させ、その結果、加工孔201の穿設方向を調整することができる。これにより、意図した曲率の加工孔を容易に形成することができる。
The perforating apparatus 3 according to the first embodiment applies a voltage between the
The tip end face 11 of the
Therefore, the
図3は、本発明の第一の実施形態による穿孔加工装置3が被加工物200に対して行う穿孔加工の一例を示す図である。
穿孔加工装置3は、電極棒10を軸回りに回転させながら加工孔へ送り込むため、円滑な加工を行うことが可能となる。その結果、穿孔加工装置3は、この図に示すような曲率の加工孔を容易に形成することができる。
なお、本発明の第一の実施形態による穿孔加工装置3は、上述の電解加工装置であるものとして説明する。ただし、上述の電解加工装置は、穿孔加工装置3の一例であり、穿孔加工装置3を限定するものではない。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a drilling process performed on the workpiece 200 by the drilling apparatus 3 according to the first embodiment of the present invention.
Since the drilling device 3 sends the
In addition, the drilling apparatus 3 by 1st embodiment of this invention is demonstrated as what is the above-mentioned electrolytic processing apparatus. However, the above-described electrolytic processing apparatus is an example of the perforating apparatus 3, and does not limit the perforating apparatus 3.
図4は、本発明の第一の実施形態による制御装置2が制御対象に対して行う制御の一例を示す図である。
図4において、横軸は電極棒10の先端の現在位置と接続位置とを結ぶ直線を水平方向の平面に射影した長さを距離として示している。また、縦軸は位置を示している。目標経路は、制御対象を通過させたい予め計画されている理想的な経路である。実経路は、制御装置2が制御対象を制御した際に、制御対象が実際に通過した経路である。
例えば、穿孔加工システム1において、制御装置2が穿孔加工装置3を制御する場合、目標経路は、穿孔加工装置3が行う理想的な穿孔加工形状を実現するために電極棒10の先端が移動する角度や曲率を含む軌跡である。また、実経路は、制御装置2が穿孔加工装置3を実際に制御した場合に電極棒10の先端が移動する角度や曲率を含む軌跡である。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of control performed on the control target by the
In FIG. 4, the horizontal axis indicates the distance obtained by projecting a straight line connecting the current position of the tip of the
For example, in the drilling system 1, when the
図5は、本発明の第一の実施形態による制御装置2を備える穿孔加工システム1の処理フローの一例である。
次に、第一の実施形態による穿孔加工システム1の処理について説明する。
ここで説明する穿孔加工システム1が行う処理は、穿孔加工装置3が被加工物200を穿孔加工するために制御装置2が穿孔加工装置3の電極棒10の先端を目標経路に近い経路を移動させる処理である。
なお、記憶部4は、目標経路を予め記憶しているものとする。そして、制御装置2が備える接続位置設定部102は、目標経路を記憶部4から読み出し取得するものとする。また、接続位置設定部102は、目標経路上の各点における電極棒10の先端が移動する角度と曲率を記憶部4から読み出す、または記憶部4から読み出した目標経路に基づいて算出し取得するものとする。
また、電極棒10の先端は、穿孔加工装置3が行う穿孔加工の初期状態では目標経路上の距離ゼロにあるものとする。また、電極棒10の先端は、穿孔加工装置3が穿孔加工を開始した後では電極棒10に取り付けた加速度センサやジャイロセンサが取得するデータに基づいて算出した位置にあるものとする。また、制御装置2が備える先端情報取得部101は、穿孔加工装置3が穿孔加工を開始した後の電極棒10の先端が移動する角度と曲率を取得した電極棒10の先端位置の軌跡に基づいて算出し取得する、または、制御装置2の外部の装置が予め算出した電極棒10の先端が移動する角度と曲率を取得するものとする。
FIG. 5 is an example of a processing flow of the drilling system 1 including the
Next, processing of the drilling system 1 according to the first embodiment will be described.
In the processing performed by the drilling system 1 described here, the
Note that the storage unit 4 stores the target route in advance. The connection
Further, it is assumed that the tip of the
穿孔加工システム1が備える制御装置2の先端情報取得部101は、電極棒10の先端の現在位置における位置、角度、曲率を取得する(ステップS1)。例えば、先端情報取得部101は、穿孔加工装置3が行う穿孔加工の実経路上の電極棒10の先端の現在位置を電極棒10に取り付けた加速度センサやジャイロセンサが取得するデータに基づいて算出する。また、先端情報取得部101は、実経路上の電極棒10の先端の現在位置における接線を求め電極棒10の先端の進出角度を算出する。また、先端情報取得部101は、電極棒10の先端の現在位置と、電極棒10の先端の現在位置から微小距離後方の実経路上の位置とに基づいて曲率を算出する。
また、先端情報取得部101は、電極棒10の先端の現在位置における位置と、角度と、曲率は、UT(Ultrasonic Testing)センサが取得した加工後の孔の座標に基づいて取得しても良い。
なお、初期状態では、先端情報取得部101は、予め計画されている目標経路上の距離ゼロの位置を電極棒10の先端の現在位置として記憶部4から読み出し取得する。また、先端情報取得部101は、目標経路上の距離ゼロにおける目標経路の接線を求め角度を算出する。また、先端情報取得部101は、目標経路上の距離ゼロの位置と目標経路上の微小距離前方の位置とに基づいて曲率を算出する。
そして、先端情報取得部101は、取得した電極棒10の先端の現在位置における位置、角度、曲率を接続位置設定部102と修正経路設定部103とに出力する。
The tip
In addition, the tip
In the initial state, the tip
Then, the tip
接続位置設定部102は、先端情報取得部101から電極棒10の先端の現在位置における位置、角度、曲率を入力すると、電極棒10の先端の現在位置から目標経路の一定距離前方の目標経路上の接続位置における位置、角度、曲率を取得する(ステップS2)。
例えば、接続位置設定部102は、電極棒10の先端の現在位置に目標経路の前方へ一定距離を加えて接続位置を算出する。また、接続位置設定部102は、接続位置における目標経路の接線を求め角度を算出する。また、接続位置設定部102は、接続位置と、接続位置から微小距離前方の目標経路上の位置とに基づいて曲率を算出する。
そして、接続位置設定部102は、取得した接続位置における位置、角度、曲率を修正経路設定部103に出力する。
When the position, angle, and curvature at the current position of the tip of the
For example, the connection
Then, the connection
修正経路設定部103は、先端情報取得部101から電極棒10の先端の現在位置における位置、角度、曲率を入力する。また、修正経路設定部103は、接続位置設定部102から接続位置における位置、角度、曲率を入力する。すると、修正経路設定部103は、入力した電極棒10の先端の現在位置における位置、角度、曲率と、接続位置における位置、角度、曲率とに基づいて、電極棒10の先端の現在位置と接続位置とを接続する多項式を算出する(ステップS3)。例えば、修正経路設定部103は、電極棒10の先端の現在位置と接続位置とを接続する多項式を5次の多項式として算出する。この場合、修正経路設定部103は、変数が電極棒10の先端の現在位置における位置、角度、曲率と接続位置における位置、角度、曲率の6つであるため、5次の多項式を一義的に算出することができる。
なお、修正経路設定部103は、電極棒10の先端の現在位置と接続位置とを接続する多項式を6次以上の多項式として算出する場合、例えば多項式の示す修正経路の最大曲率が穿孔加工装置3の可動範囲内で最も大きくなるなどの条件を追加して多項式を一義的に算出する。
The correction
When the correction
修正経路設定部103は、算出した多項式が示す修正経路の最大曲率が予め設定した制限範囲内であるか否かを判定する(ステップS4)。例えば、穿孔加工装置3の可動範囲内となるように予め設定したしきい値を制限範囲の最大値と設定し、修正経路設定部103は、算出した多項式が示す修正経路の最大曲率が設定したしきい値以下であるか否かを判定する。
The corrected
修正経路設定部103は、算出した多項式が示す修正経路の最大曲率が予め設定した制限範囲内ではないと判定した場合(ステップS4、NO)、接続位置までの距離を調整する(ステップS5)。例えば、修正経路設定部103は、算出した多項式が示す修正経路の最大曲率が予め設定した制限範囲内ではないと判定した場合、現在の接続位置までの距離に対して一定の割合で長くする。こうすることで、修正経路設定部103は、多項式が示す修正経路の最大曲率が小さくなる可能性を高め、多項式が示す修正経路の最大曲率が予め設定した制限範囲内となる可能性を高めることができる。そして、ステップS2の処理に戻る。
修正経路設定部103は、算出した多項式が示す修正経路の最大曲率が予め設定した制限範囲内であると判定した場合(ステップS4、YES)、算出した多項式を操作量決定部104に出力する。
操作量決定部104は、修正経路設定部103から多項式を入力すると、入力した多項式と記憶部4から読み出した目標経路とに基づいて、電極棒10の先端の進出方向により決定される進出角度が示す角度と向きが多項式の示す修正経路における対応する位置での接線方向に一致し、電極棒10の先端の今後の実経路が算出した多項式の示す修正経路上を通る様に操作量を決定する(ステップS6)。なお、操作量は算出した多項式の係数の関数となる。操作量決定部104は、決定した操作量を穿孔加工装置3に出力する(ステップS7)。
穿孔加工装置3が備える電極棒10の先端は、制御装置2が備える操作量決定部104から操作量を入力すると、入力した操作量に基づいて動作する。
そして、操作量決定部104は、決定した操作量による穿孔加工を終了するか否かを判定する(ステップS8)。
If the corrected
If the corrected
When the operation
When the operation amount is input from the operation
Then, the operation
例えば、操作量決定部104は、電極棒10の先端が現在位置から接続位置までの移動に掛かる時間より短い一定時間で穿孔加工を終了するか否かを判定する。
操作量決定部104が穿孔加工を終了しないと判定した場合(ステップS8、NO)、制御装置2は、電極棒10の先端が現在位置から接続位置までの移動に掛かる時間より短い一定時間後にステップS1の処理に戻る。
操作量決定部104が穿孔加工を終了すると判定した場合(ステップS8、YES)、制御装置2は、一連の処理を終了する。
この場合、制御装置2は、一定周期で電極棒10を制御することとなる。制御装置2は、電極棒10の先端を制御中に修正経路を算出するため、電極棒10の先端の実経路が修正経路から大きく離れる前に電極棒10の先端の移動経路を修正することができる。また、この場合、電極棒10が被加工物200を加工して出来た孔の形状は、目標経路により規定される形状に徐々に近づく形状となる。
For example, the operation
When the operation
When the operation
In this case, the
また、この場合、制御装置2は、電極棒10の先端を制御中に修正経路を算出する際の新たな接続位置を、予め設定された加工具の目標経路上の一定距離前方の接続位置としても良い。また、制御装置2は、電極棒10の先端を制御中に修正経路を算出する際の新たな接続位置を、前回の修正経路を算出した際に用いた接続位置と同一にしても良い。
制御装置2が電極棒10の先端を制御中に修正経路を算出する際の新たな接続位置を、予め設定された加工具の目標経路上の一定距離前方の接続位置とした場合、電極棒10が被加工物200を加工して出来た孔の形状は、目標経路により規定される形状に一致するまでに時間は掛かるが、孔の内側がなめらかな形状となる。また、制御装置2は、電極棒10の先端を制御中に修正経路を算出する際の新たな接続位置を、前回の修正経路を算出した際に用いた接続位置と同一にした場合、電極棒10が被加工物200を加工して出来た孔の形状は、目標経路により規定される形状に一致するまでに時間は短くなるが、孔の内側が波打つ形状となる。
Further, in this case, the
When a new connection position when the
また、例えば、操作量決定部104は、電極棒10の先端が現在位置から接続位置までの移動し、穿孔加工を終了するか否かを判定する。
操作量決定部104が穿孔加工を終了しないと判定した場合(ステップS8、NO)、制御装置2は、ステップS1の処理に戻る。
操作量決定部104が穿孔加工を終了すると判定した場合(ステップS8、YES)、制御装置2は、一連の処理を終了する。
この場合、制御装置2は、電極棒10の先端が修正経路を移動終わる時に算出するため、計算精度が高い場合には、修正経路の算出回数を低減することができる。また、この場合、電極棒10の先端が移動する軌跡が示す曲率は大きくなるため、電極棒10が被加工物200を加工して出来た孔の形状は、電極棒10の先端の移動経路の修正時には目標経路により規定される形状からずれた後、目標経路目標経路により規定される形状とほぼ一致する形状となる。
Further, for example, the operation
When the operation
When the operation
In this case, since the
以上、第一の実施形態による穿孔加工システム1が備える制御装置2によれば、制御装置2が備える先端情報取得部101は、電極棒10の先端の現在位置における位置、角度、曲率を取得する。接続位置設定部102は、接続位置における位置、角度、曲率を取得する。修正経路設定部103は、電極棒10の先端の現在位置における位置、角度、曲率と接続位置における位置、角度、曲率とに基づいて、電極棒10の先端の現在位置と接続位置とを接続する多項式を算出する。修正経路設定部103は、算出した多項式が示す修正経路の最大曲率が予め設定した制限範囲内であるか否かを判定する。修正経路設定部103が算出した多項式の示す最大曲率が予め設定した制限範囲内であると判定した場合、操作量決定部104は、多項式と記憶部4から読み出した目標経路とに基づいて、電極棒10の先端の進出角度が多項式の接線となり、電極棒10の先端の今後の実経路が算出した多項式の示す修正経路上を通る様に操作量を決定する。操作量決定部104は、決定した操作量を穿孔加工装置3に出力する。そして、穿孔加工装置3が備える電極棒10の先端は、制御装置2が備える操作量決定部104から操作量を入力し、入力した操作量に基づいて動作する。
このようにすれば、被加工物の出来上がりをより高い加工精度で実現する技術を提供することができる。
As described above, according to the
In this way, it is possible to provide a technique for realizing the finished workpiece with higher machining accuracy.
なお、先端情報取得部101は、電極棒10の先端の現在位置における位置、角度、曲率を取得するものとして第一の実施形態による穿孔加工システム1の処理を説明した。また、接続位置設定部102は、接続位置における位置、角度、曲率を取得するものとして第一の実施形態による穿孔加工システム1の処理を説明した。しかしながら、穿孔加工システム1の処理はそれらに限定するものではない。先端情報取得部101は、電極棒10の先端の現在位置における曲率を含まない位置、角度を取得し、接続位置設定部102は、接続位置における曲率を含まない位置、角度を取得するものであっても良い。その場合、修正経路設定部103は、電極棒10の先端の現在位置における位置、角度と接続位置における位置、角度とに基づいて、電極棒10の先端の現在位置と接続位置とを接続する3次以上の多項式を算出する。
Note that the tip
<第二の実施形態>
図6は、第二の実施形態による制御装置2を備える穿孔加工システム1の一例を示す図である。
第二の実施形態による穿孔加工システム1は、制御装置2が状態推定部105を備えること以外は、第一の実施形態による穿孔加工システム1と同様の機能ブロックを備える。
状態推定部105は、状態観測器を備え、加工具である電極棒10の先端の位置と、進出角度と、曲率とを含む加工具先端情報を推定する。状態推定部105は、推定した加工具先端情報を先端情報取得部101に出力する。そして、先端情報取得部101は、状態推定部105から加工具先端情報を取得する。
<Second Embodiment>
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a drilling system 1 including the
The drilling system 1 according to the second embodiment includes the same functional blocks as the drilling system 1 according to the first embodiment except that the
The
図7は、第二の実施形態による制御装置2の状態推定部105が備える状態観測器を示す図である。
図7で示す第二の実施形態による制御装置2は、制御対象である電極棒10の先端の位置と、角度と、曲率とを示す状態xをセンサなどにより取得した物理量から直接的あるいは間接的に取得できない場合に、制御対象と同様の構成と増幅部とを備える状態観測器を用いて入力u(この場合、流量の変化率)と出力y(この場合、位置)に基づいて推定する。
FIG. 7 is a diagram illustrating a state observer included in the
The
図7で示す制御対象では、次の式(1)で示す状態方程式が成り立つ。 In the controlled object shown in FIG. 7, the state equation shown by the following equation (1) is established.
また、図7で示す状態観測器では、次の式(2)で示す状態方程式が成り立つ。 Further, in the state observer shown in FIG. 7, the state equation represented by the following equation (2) is established.
なお、増幅部のゲインHは、制御理論により周知されているように、例えば極配置法に基づいて、de/dt=(A―HC)eにおいて推定誤差e(=ξ−x)がゼロに収束するように決定する。 Note that the gain H of the amplifying unit is, as is well known from the control theory, for example, based on the pole placement method, the estimation error e (= ξ−x) is zero at de / dt = (A−HC) e. Decide to converge.
図8は、本発明の第二の実施形態による制御装置2を備える穿孔加工システム1の処理フローの一例である。
次に、第二の実施形態による穿孔加工システム1の処理について説明する。
ここで説明する第二の実施形態による穿孔加工システム1が行う処理は、制御理論に基づいて電極棒10の先端の現在位置における位置、角度、曲率を推定するものとする。
なお、ここでは、第一の実施形態による穿孔加工システム1の処理と異なるステップS1の処理の前に行うステップS9の処理について説明する。
FIG. 8 is an example of a processing flow of the drilling system 1 including the
Next, processing of the drilling system 1 according to the second embodiment will be described.
The processing performed by the drilling system 1 according to the second embodiment described here estimates the position, angle, and curvature of the tip of the
Here, the process of step S9 performed before the process of step S1 different from the process of the drilling system 1 according to the first embodiment will be described.
穿孔加工システム1の制御装置2の備える状態推定部105は、図7で示した状態観測器を有し、その状態観測器で電極棒10の先端の現在位置における位置、角度、曲率を推定する(ステップS9)。例えば、状態推定部105が備える制御対象における状態方程式である式(1)は、次の式(3)となる。
The
ここで、xは位置である。x’は角度である。x’ ’は曲率である。vξは電極送り速度である。また、Kcurvは、流量−曲率間比例定数である。
状態推定部105は、流量−曲率間比例定数Kcurvを算出する。
また、状態推定部105が備える状態観測器における状態方程式である式(2)は、次の式(4)となる。
Here, x is a position. x ′ is an angle. x ′ ′ is the curvature. v ξ is the electrode feed speed. K curv is a proportionality constant between flow rate and curvature.
The
Further, the equation (2), which is a state equation in the state observer provided in the
なお、式(4)において、ゲインHoは、極配置法に基づいて求める。また、式(4)において、poleは、状態観測器における時定数に基づいて設定する極である。
そして、状態推定部105は、算出した流量−曲率間比例定数Kcurvに基づいて、状態観測器における電極棒10の先端の位置、角度、曲率を推定する。
状態推定部105は、推定した状態観測器における電極棒10の先端の位置、角度、曲率を先端情報取得部101に出力する。そして、穿孔加工システム1は、ステップS9の処理に続けてステップS1の処理を行う。
In equation (4), gain Ho is obtained based on the pole placement method. In Equation (4), pole is a pole set based on the time constant in the state observer.
Then, the
The
以上、第二の実施形態による穿孔加工システム1が備える制御装置2によれば、制御装置2が備える状態推定部105は、状態観測器を備え、加工具である電極棒10の先端の現在位置における位置と、進出角度と、曲率とを含む加工具先端情報を推定する。先端情報取得部101は、電極棒10の先端の現在位置における位置、角度、曲率を状態推定部105から取得する。接続位置設定部102は、接続位置における位置、角度、曲率を取得する。修正経路設定部103は、電極棒10の先端の現在位置における位置、角度、曲率と接続位置における位置、角度、曲率とに基づいて、電極棒10の先端の現在位置と接続位置とを接続する多項式を算出する。修正経路設定部103は、算出した多項式が示す修正経路の最大曲率が予め設定した制限範囲内であるか否かを判定する。修正経路設定部103が算出した多項式の示す最大曲率が予め設定した制限範囲内であると判定した場合、操作量決定部104は、多項式と記憶部4から読み出した目標経路とに基づいて、電極棒10の先端の進出角度が多項式の接線となり、電極棒10の先端の今後の実経路が算出した多項式の示す修正経路上を通る様に操作量を決定する。操作量決定部104は、決定した操作量を穿孔加工装置3に出力する。そして、穿孔加工装置3が備える電極棒10の先端は、制御装置2が備える操作量決定部104から操作量を入力し、入力した操作量に基づいて動作する。
このようにすれば、被加工物の出来上がりをより高い加工精度で実現する技術を提供することができる。また、このようにすれば、電極棒10の先端の現在位置における位置、角度、曲率を取得するための物理量をセンサなどが取得できない場合であっても、電極棒10の先端の現在位置における位置、角度、曲率を推定することができる。
As described above, according to the
In this way, it is possible to provide a technique for realizing the finished workpiece with higher machining accuracy. In this way, even if a sensor or the like cannot acquire a physical quantity for acquiring the position, angle, and curvature of the tip of the
なお、以上の実施形態では、穿孔加工システム1が備える制御装置2は、図7で示した構成で制御するものとして説明した。しかしながら、本発明は、それに限定するものではない。制御装置2は、状態フィードバックを同時に行い、そのフィードバックを含めて推定誤差がゼロとなるように状態推定器のゲインを決定する。そして、制御装置2が備える状態推定部105は、電極棒10の先端の現在位置における位置、角度、曲率を推定しても良い。
In the above embodiment, the
なお、本発明における記憶部4は、適切な情報の送受信が行われる範囲においてどこに備えられていてもよい。また、記憶部4は、適切な情報の送受信が行われる範囲において複数存在しデータを分散して記憶していてもよい。 Note that the storage unit 4 in the present invention may be provided anywhere as long as appropriate information is transmitted and received. In addition, the storage unit 4 may exist in a range in which appropriate information is transmitted and received, and the data may be distributed and stored.
なお本発明の実施形態について説明したが、上述の制御装置2は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、DVD−ROM、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
In addition, although embodiment of this invention was described, the above-mentioned
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。
さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であっても良い。
The program may be for realizing a part of the functions described above.
Furthermore, what can implement | achieve the function mentioned above in combination with the program already recorded on the computer system, and what is called a difference file (difference program) may be sufficient.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定するものではない。また、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができるものである。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. Various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention.
1・・・穿孔加工システム
2・・・制御装置
3・・・穿孔加工装置
10・・・電極棒
11・・・先端面
20・・・駆動部
101・・・先端情報取得部
102・・・接続位置設定部
103・・・修正経路設定部
104・・・操作量決定部
105・・・状態推定部
200・・・被加工物
201・・・加工孔
202・・・内壁面
L・・・電解液
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (8)
工具経路に沿って前記被加工物の内部を進むように構成されて、前記被加工物に加工孔を形成するようになっている、孔あけ工具と、
前記工具経路に沿った前記孔あけ工具の位置を取得するように構成された先端情報取得部と、
前記先端情報取得部と通信するように構成された制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記工具経路を目標経路と比較し、前記工具経路と前記目標経路との差によって定まる、前記孔あけ工具の位置の差を特定するように構成されるシステム。 A system for drilling a workpiece,
A drilling tool configured to travel through the workpiece along a tool path and configured to form a machining hole in the workpiece;
A tip information acquisition unit configured to acquire the position of the drilling tool along the tool path;
A control device configured to communicate with the tip information acquisition unit,
The controller is configured to compare the tool path with a target path and identify a difference in position of the drilling tool determined by a difference between the tool path and the target path.
工具経路に沿って前記被加工物の内部を進むように構成されて、前記被加工物に加工孔を形成するようになっている、孔あけ工具と、
前記工具経路に沿った前記孔あけ工具の位置を推定するように構成された状態推定部と、
前記状態推定部と通信するように構成された制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記工具経路上の前記孔あけ工具の推定位置を目標経路と比較し、前記推定位置と前記目標経路との差によって定まる、前記孔あけ工具の位置の差を特定するように構成されるシステム。 A system for drilling a workpiece,
A drilling tool configured to travel through the workpiece along a tool path and configured to form a machining hole in the workpiece;
A state estimator configured to estimate a position of the drilling tool along the tool path;
A control device configured to communicate with the state estimation unit,
The control device compares an estimated position of the drilling tool on the tool path with a target path, and specifies a difference in position of the drilling tool determined by a difference between the estimated position and the target path. System configured.
前記電解流体流は、前記加工孔内で前記被加工物に向かって吐出される、
請求項1または2に記載のシステム。 Further comprising a drive configured to send an electrolytic fluid stream through the drilling tool;
The electrolytic fluid stream is discharged toward the workpiece in the machining hole.
The system according to claim 1 or 2.
前記駆動部は、前記孔あけ工具を前記工具経路に沿って進めるように構成され、
前記駆動部は、前記制御装置と通信するように構成されており、
前記駆動部は、前記孔あけ工具の前記位置の差に基づいて前記加工孔内の前記孔あけ工具の方向を修正するように構成される、
請求項1〜3の何れか1つに記載のシステム。 A drive unit coupled to the drilling tool;
The drive is configured to advance the drilling tool along the tool path;
The drive unit is configured to communicate with the control device;
The drive unit is configured to correct a direction of the drilling tool in the processing hole based on the difference in the position of the drilling tool.
The system according to claim 1.
コンピュータ実行可能命令が実行されると、制御装置は、駆動部に対して、孔あけ工具が工具経路に沿って前記被加工物の内部を進むように指示して、前記被加工物に加工孔を形成し、
先端情報取得部に対して、前記孔あけ工具の位置を特定するように指示して、前記工具経路に沿った前記孔あけ工具の位置を特定し、
前記孔あけ工具の位置と、目標経路に沿った前記孔あけ工具の位置とを比較した場合の差分によって定まる、前記孔あけ工具の位置の差を特定させる、コンピュータ可読記憶媒体。 A computer-readable storage medium having computer-executable instructions embodied for use in drilling a workpiece,
When the computer-executable command is executed, the control device instructs the drive unit to move the drilling tool to the inside of the workpiece along a tool path, so that the workpiece has a machining hole. Form the
Instructing the tip information acquisition unit to specify the position of the drilling tool, specifying the position of the drilling tool along the tool path,
A computer-readable storage medium that identifies a difference in position of the drilling tool determined by a difference when the position of the drilling tool is compared with a position of the drilling tool along a target path.
コンピュータ実行可能命令が実行されると、制御装置は、駆動部に対して、孔あけ工具が工具経路に沿って前記被加工物の内部を進むように指示して、前記被加工物に加工孔を形成し、
状態推定部に対して、前記孔あけ工具の位置を推定するように指示して、前記工具経路に沿った前記孔あけ工具の位置を推定し、
前記孔あけ工具の位置と、目標経路に沿った前記孔あけ工具の位置とを比較した場合の差分によって定まる、前記孔あけ工具の位置の差を特定させる、コンピュータ可読記憶媒体。 A computer-readable storage medium having computer-executable instructions embodied for use in drilling a workpiece,
When the computer-executable command is executed, the control device instructs the drive unit to move the drilling tool to the inside of the workpiece along a tool path, so that the workpiece has a machining hole. Form the
Instructing the state estimation unit to estimate the position of the drilling tool, estimating the position of the drilling tool along the tool path,
A computer-readable storage medium that identifies a difference in position of the drilling tool determined by a difference when the position of the drilling tool is compared with a position of the drilling tool along a target path.
請求項5または6に記載のコンピュータ可読記憶媒体。 The computer executable instruction further causes the control device to execute a corrective action along the calculated correction path when a maximum curvature of the correction path calculated from the position difference is smaller than a predetermined threshold. ,
The computer-readable storage medium according to claim 5 or 6.
請求項5または6に記載のコンピュータ可読記憶媒体。 The computer-executable instructions further cause the control device to make the maximum curvature smaller than the predetermined threshold when the maximum curvature of the correction path calculated from the position difference is larger than a predetermined threshold. To implement a corrective action along the correction path,
The computer-readable storage medium according to claim 5 or 6.
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