JP2579911B2 - 倣い動作による高速ｎｃ加工装置 - Google Patents
倣い動作による高速ｎｃ加工装置Info
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- JP2579911B2 JP2579911B2 JP61175773A JP17577386A JP2579911B2 JP 2579911 B2 JP2579911 B2 JP 2579911B2 JP 61175773 A JP61175773 A JP 61175773A JP 17577386 A JP17577386 A JP 17577386A JP 2579911 B2 JP2579911 B2 JP 2579911B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、母型倣いに基づいて数値制御工作機械（以
下、CN工作機械と記載する。）によってワークの高速NC
加工を行う高速NC加工装置に関し、特にNC工作機械と機
械的に分離された母型倣い装置によって行う母型倣い動
作に基づいて取り出した倣い検出信号からNC加工データ
を作成することによりそのNC加工データでNC工作機械を
高速度で作動するようにした倣い動作による高速NC加工
装置に関する。
下、CN工作機械と記載する。）によってワークの高速NC
加工を行う高速NC加工装置に関し、特にNC工作機械と機
械的に分離された母型倣い装置によって行う母型倣い動
作に基づいて取り出した倣い検出信号からNC加工データ
を作成することによりそのNC加工データでNC工作機械を
高速度で作動するようにした倣い動作による高速NC加工
装置に関する。
倣い工作機械が母型倣い用のトレーサヘッドと機械加
工用の主軸頭とを有し、トレーサヘッドに設けられたト
レーサによる母型倣いに基づいて主軸頭の先端に装着さ
れる工具による機械加工動作を抑制し、母型形状に等し
いワークを倣い加工するようにしたものは公知であり、
トレーサヘッドから得る倣いデータに従って主軸頭及び
ワークテーブルの動作をサーボ制御してワーク上に母型
と同じ形状を得ている。然しながら、このような従来の
倣い工作機械では加工速度の高速性に制限があり、また
母型のコーナ部を倣い動作するときにトレーサがオーバ
シュート動作すると、それに伴って主軸頭の工具による
機械加工動作にも母型形状に対する誤差が生ずるという
不都合がある。
工用の主軸頭とを有し、トレーサヘッドに設けられたト
レーサによる母型倣いに基づいて主軸頭の先端に装着さ
れる工具による機械加工動作を抑制し、母型形状に等し
いワークを倣い加工するようにしたものは公知であり、
トレーサヘッドから得る倣いデータに従って主軸頭及び
ワークテーブルの動作をサーボ制御してワーク上に母型
と同じ形状を得ている。然しながら、このような従来の
倣い工作機械では加工速度の高速性に制限があり、また
母型のコーナ部を倣い動作するときにトレーサがオーバ
シュート動作すると、それに伴って主軸頭の工具による
機械加工動作にも母型形状に対する誤差が生ずるという
不都合がある。
また、特公昭51−46311号公報には母型にトレーサを
追従させて倣い動作の軌跡を常に検出し、その軌跡上の
ある点と出発点とを結んだ線分と、上記軌跡との最大距
離がある一定のトレランス値に達したときの上記線分を
上記ある点までの軌跡の数値情報として得、上記ある点
におけるトレーサの変位量を検出し、この変位量と出発
点における変位量とにより上記数値情報を補正し、その
補正された数値情報に従って数値制御加工を行うという
倣い動作からデジタイジングによるNC指令データを作成
する技術を開示している。然しながら、上述した一定の
トレランス値を設定して母型の形状に対する補間直線を
求めてNC加工用のNC指令データを作成する構成ではトレ
ランス値の設定に自ずから限界が有ってあまり小さい値
を設定できないから、補間直線の線分も比較的長くな
り、故にそのような補間線分から作成したNC指令データ
を用いて機械加工すると加工面の円滑さが欠けることと
なり、しかも加工速度の高速性も充分ではないという欠
点がある。
追従させて倣い動作の軌跡を常に検出し、その軌跡上の
ある点と出発点とを結んだ線分と、上記軌跡との最大距
離がある一定のトレランス値に達したときの上記線分を
上記ある点までの軌跡の数値情報として得、上記ある点
におけるトレーサの変位量を検出し、この変位量と出発
点における変位量とにより上記数値情報を補正し、その
補正された数値情報に従って数値制御加工を行うという
倣い動作からデジタイジングによるNC指令データを作成
する技術を開示している。然しながら、上述した一定の
トレランス値を設定して母型の形状に対する補間直線を
求めてNC加工用のNC指令データを作成する構成ではトレ
ランス値の設定に自ずから限界が有ってあまり小さい値
を設定できないから、補間直線の線分も比較的長くな
り、故にそのような補間線分から作成したNC指令データ
を用いて機械加工すると加工面の円滑さが欠けることと
なり、しかも加工速度の高速性も充分ではないという欠
点がある。
また、特公昭59−8841号公報には、主軸頭と倣い装置
とを固定して設けた倣い工作機械の各移動軸にデジタル
スケール装置を取付け、倣い動作中の各軸の移動量を測
定するとともにトレーサヘッドのトレーサの変位量を測
定し、補正を加えることによって精度の高いNC加工デー
タを作成する方法が開示されている。然しながら、この
方法は従来の倣い工作機械を使用しているので、倣い動
作とNC加工動作を一緒に行なえば加工時の振動が倣い検
出器に悪影響を与えたり、また、倣い動作とNC加工動作
を別々に行えば能率が悪い等の欠点がある。これらの方
法はいずれも、倣い動作によって得た倣い検出信号をNC
加工データに演算作成し、そのNC加工データによってそ
のままNC加工動作を行わせるものであり、母型形状のコ
ーナ部や曲面曲率の大きい部分ではNC加工データに誤差
があり、また、NC加工動作のドループによる追従誤差が
あり母型に対して正しい形状のNC加工ができなかった。
とを固定して設けた倣い工作機械の各移動軸にデジタル
スケール装置を取付け、倣い動作中の各軸の移動量を測
定するとともにトレーサヘッドのトレーサの変位量を測
定し、補正を加えることによって精度の高いNC加工デー
タを作成する方法が開示されている。然しながら、この
方法は従来の倣い工作機械を使用しているので、倣い動
作とNC加工動作を一緒に行なえば加工時の振動が倣い検
出器に悪影響を与えたり、また、倣い動作とNC加工動作
を別々に行えば能率が悪い等の欠点がある。これらの方
法はいずれも、倣い動作によって得た倣い検出信号をNC
加工データに演算作成し、そのNC加工データによってそ
のままNC加工動作を行わせるものであり、母型形状のコ
ーナ部や曲面曲率の大きい部分ではNC加工データに誤差
があり、また、NC加工動作のドループによる追従誤差が
あり母型に対して正しい形状のNC加工ができなかった。
依って、本発明はかかる従来の技術による欠点に鑑み
て、母型倣い装置とNC工作機械とを分離独立させて、高
精度の倣い検出信号を得て高速度で数値情報化し、その
数値情報、つまりNC指令データに従ってNCによる高速NC
加工と加工面の円滑性とを確保することが可能な倣い動
作による高速NC加工装置を提供せんとするものである。
て、母型倣い装置とNC工作機械とを分離独立させて、高
精度の倣い検出信号を得て高速度で数値情報化し、その
数値情報、つまりNC指令データに従ってNCによる高速NC
加工と加工面の円滑性とを確保することが可能な倣い動
作による高速NC加工装置を提供せんとするものである。
すなわち、本発明によれば、母型とトレーサヘッドと
が、X,Y,Zの３軸方向に相対的に移動可能で、その各軸
の移動の位置信号を検出する位置検出手段と、母型にト
レーサを追従させてトレーサの変位信号を検出するトレ
ーサヘッドと、倣い動作を制御する倣い制御手段とを備
えた母型倣い装置を設け、 前記母型倣い装置の倣い動作による前記各軸の移動の
位置信号と前記トレーサヘッドのトレーサの変位信号と
を一定時間間隔毎に取り込んで、前記２種類の検出信号
から母型形状のデータを演算作成する演算処理手段と、
該母型形状のデータをバイナリーデータの移動指令デー
タに演算変換する演算変換手段とを備えた高速デジタイ
ジング装置を設け、 NC加工プログラム読取り手段と情報処理手段とサーボ
機構とを有し工作機械を制御するNC装置であって、かつ
前記高速デジタイジング装置で作成されたバイナリーデ
ータの移動指令データを前記NC加工プログラム読取り手
段および情報処理手段を介さずに直接前記サーボ機構に
受け入れて前記工作機械を制御することもできるNC装置
を設け、 前記高速デジタイジング装置で作成した前記バイナリ
ーデータの移動指令データを必要に応じて一時記憶し、
前記NC装置のサーボ機構に前記NC加工プログラム読取り
手段および情報処理手段を介さずに伝送する接続手段を
設けて構成したことを特徴とする倣い動作による高速NC
加工装置を提供し、また、母型倣い装置と前記NC工作機
械とは機械的に分離独立して形成し、前記高速デジタイ
ジング装置は、前記演算変換手段で作成した前記移動指
令データにおける前後２つのベクトルのなす角度を次々
に演算する角度演算手段と、前記２つのベクトルのなす
角度の大きさに応じて前記移動指令データに演算変換す
る減速演算手段とを具備した倣い動作による高速NC加工
装置を提供するものである。
が、X,Y,Zの３軸方向に相対的に移動可能で、その各軸
の移動の位置信号を検出する位置検出手段と、母型にト
レーサを追従させてトレーサの変位信号を検出するトレ
ーサヘッドと、倣い動作を制御する倣い制御手段とを備
えた母型倣い装置を設け、 前記母型倣い装置の倣い動作による前記各軸の移動の
位置信号と前記トレーサヘッドのトレーサの変位信号と
を一定時間間隔毎に取り込んで、前記２種類の検出信号
から母型形状のデータを演算作成する演算処理手段と、
該母型形状のデータをバイナリーデータの移動指令デー
タに演算変換する演算変換手段とを備えた高速デジタイ
ジング装置を設け、 NC加工プログラム読取り手段と情報処理手段とサーボ
機構とを有し工作機械を制御するNC装置であって、かつ
前記高速デジタイジング装置で作成されたバイナリーデ
ータの移動指令データを前記NC加工プログラム読取り手
段および情報処理手段を介さずに直接前記サーボ機構に
受け入れて前記工作機械を制御することもできるNC装置
を設け、 前記高速デジタイジング装置で作成した前記バイナリ
ーデータの移動指令データを必要に応じて一時記憶し、
前記NC装置のサーボ機構に前記NC加工プログラム読取り
手段および情報処理手段を介さずに伝送する接続手段を
設けて構成したことを特徴とする倣い動作による高速NC
加工装置を提供し、また、母型倣い装置と前記NC工作機
械とは機械的に分離独立して形成し、前記高速デジタイ
ジング装置は、前記演算変換手段で作成した前記移動指
令データにおける前後２つのベクトルのなす角度を次々
に演算する角度演算手段と、前記２つのベクトルのなす
角度の大きさに応じて前記移動指令データに演算変換す
る減速演算手段とを具備した倣い動作による高速NC加工
装置を提供するものである。
そして、数ミリ秒の短いサンプリング時間によって高
速度で得た倣い動作による検出信号から正しい母型形状
のデータを演算作成し、更にその母型形状のデータをバ
イナリーデータの移動指令データに変換し、その移動指
令データをNC装置のサーボ機構に直送してNC工作機械を
高速動作させて高速NC加工を実現するものである。以
下、本発明を添付図面に示す実施例に基づいて詳細に説
明する。
速度で得た倣い動作による検出信号から正しい母型形状
のデータを演算作成し、更にその母型形状のデータをバ
イナリーデータの移動指令データに変換し、その移動指
令データをNC装置のサーボ機構に直送してNC工作機械を
高速動作させて高速NC加工を実現するものである。以
下、本発明を添付図面に示す実施例に基づいて詳細に説
明する。
第１図は本発明による倣い動作による高速NC機構装置
の構成を示した機構図であり、また第２図は母型倣い装
置の倣い検出信号からNC工作機械に対する数値制御指令
データを作成する高速デイタイジング装置の構成を示し
た機構図である。
の構成を示した機構図であり、また第２図は母型倣い装
置の倣い検出信号からNC工作機械に対する数値制御指令
データを作成する高速デイタイジング装置の構成を示し
た機構図である。
第１図を参照すると、本発明の実施に用いる倣い動作
による高速NC加工装置においては、NC工作機械10と母型
倣い装置13は機械的に分離形成されており、従って、従
来の所謂倣い工作機械のように母型倣い部とワーク加工
部とが倣いサーボ系を形成する一体機構部を形成するよ
うな構造が設けられていない。さて、NC工作機械10は周
知の構成を有し、即ちNC指令データに従ってX,Y,Zの直
交３軸方向の機械加工動作を制御してワークテーブル11
上に固定した被加工ワークＷに機械加工を施す構成のも
のであり、また、NC工作機械10のNC装置12は高速NC加工
用の加工データ、すなわち、バイナリーデータの移動指
令データを受けてサーボ機構を駆動することができる機
能を有したものである。一方、母型倣い装置13は水平面
内でX,Yの直交２軸方向に移動可能なテーブル14上に載
置した母型16を倣い動作するトレーサ18を有したトレー
サヘッド20が前記X,Y2軸の平面に対して垂直なＺ軸方向
に移動可能に設けられ、また、上記トレーサヘッド20と
信号線を介して接続された倣い制御装置22、上記テーブ
ル14のX,Y2軸方向の移動量と上記トレーサヘッド20のＺ
軸方向の移動量とをディジタル数値データとして出力す
るスケール装置24が各軸に設けられている。そして、こ
のスケール装置24からは母型16をトレーサ18で倣い動作
する際の母型倣い装置自体の移動軌跡値がX,Y,Z3軸方向
夫々のスケール装置の位置信号Sx,Sy,Szとして出力さ
れ、高速デジタイジング装置26に入力されている。ま
た、この高速デジタイジング装置26には母型16を倣うト
レーサ18の変位信号が夫々３軸方向のアナログ成分Ex,E
y,Ezとして入力されている。高速デジタイジング装置26
は入力された上記スケール装置の位置信号Sx,Sy,Szとト
レーサの変位信号Ex,Ey,Ezとを一定の時間毎に取り入れ
る所謂、時間サンプリングを行い、これによって取り入
れた上記両信号を演算して正しい母型形状のデータを
得、更にその正しい母型形状のデータをバイナリーデー
タの移動指令データに演算変換してNC工作機械10に対す
るNC指令データとして出力する。つまり、母型16の真の
形状に対して遅れを有した上記のスケール装置の位置信
号Sx,Sy,Szを上記トレーサの変位信号Ex,Ey,Ezで補正を
行うことによって正しい母型形状のデータを作成し、次
いでそれを上記移動指令データに変換して出力するもの
である。
による高速NC加工装置においては、NC工作機械10と母型
倣い装置13は機械的に分離形成されており、従って、従
来の所謂倣い工作機械のように母型倣い部とワーク加工
部とが倣いサーボ系を形成する一体機構部を形成するよ
うな構造が設けられていない。さて、NC工作機械10は周
知の構成を有し、即ちNC指令データに従ってX,Y,Zの直
交３軸方向の機械加工動作を制御してワークテーブル11
上に固定した被加工ワークＷに機械加工を施す構成のも
のであり、また、NC工作機械10のNC装置12は高速NC加工
用の加工データ、すなわち、バイナリーデータの移動指
令データを受けてサーボ機構を駆動することができる機
能を有したものである。一方、母型倣い装置13は水平面
内でX,Yの直交２軸方向に移動可能なテーブル14上に載
置した母型16を倣い動作するトレーサ18を有したトレー
サヘッド20が前記X,Y2軸の平面に対して垂直なＺ軸方向
に移動可能に設けられ、また、上記トレーサヘッド20と
信号線を介して接続された倣い制御装置22、上記テーブ
ル14のX,Y2軸方向の移動量と上記トレーサヘッド20のＺ
軸方向の移動量とをディジタル数値データとして出力す
るスケール装置24が各軸に設けられている。そして、こ
のスケール装置24からは母型16をトレーサ18で倣い動作
する際の母型倣い装置自体の移動軌跡値がX,Y,Z3軸方向
夫々のスケール装置の位置信号Sx,Sy,Szとして出力さ
れ、高速デジタイジング装置26に入力されている。ま
た、この高速デジタイジング装置26には母型16を倣うト
レーサ18の変位信号が夫々３軸方向のアナログ成分Ex,E
y,Ezとして入力されている。高速デジタイジング装置26
は入力された上記スケール装置の位置信号Sx,Sy,Szとト
レーサの変位信号Ex,Ey,Ezとを一定の時間毎に取り入れ
る所謂、時間サンプリングを行い、これによって取り入
れた上記両信号を演算して正しい母型形状のデータを
得、更にその正しい母型形状のデータをバイナリーデー
タの移動指令データに演算変換してNC工作機械10に対す
るNC指令データとして出力する。つまり、母型16の真の
形状に対して遅れを有した上記のスケール装置の位置信
号Sx,Sy,Szを上記トレーサの変位信号Ex,Ey,Ezで補正を
行うことによって正しい母型形状のデータを作成し、次
いでそれを上記移動指令データに変換して出力するもの
である。
高速デイタイジング装置26から出力されたNC指令デー
タは適宜のインターフェース28を介してNC工作機械10に
送出されるが、本実施例では第１図に示すように、NC工
作機械10のNC装置12の前段に設けたバッファメモリ手段
30に入力される。このバッファメモリ手段30に一時移動
指令データを貯え、そこからNC工作機械10に送出してNC
工作機械10は指令された加工速度でワークに対し、NC加
工動作を実行するようにしている。
タは適宜のインターフェース28を介してNC工作機械10に
送出されるが、本実施例では第１図に示すように、NC工
作機械10のNC装置12の前段に設けたバッファメモリ手段
30に入力される。このバッファメモリ手段30に一時移動
指令データを貯え、そこからNC工作機械10に送出してNC
工作機械10は指令された加工速度でワークに対し、NC加
工動作を実行するようにしている。
ここで第２図を参照すると、上述した高速デジタイジ
ング装置26の内部構成が示されており、同装置26はCPU3
2、所定の制御データが格納された適宜記憶容量の読出
し専用メモリ34、同じく適宜記憶容量を有した書き込み
自在のRAMメモリ36、上述したスケール装置の位置信号S
x,Sy,Szが印加されるアップダウンカウンタCx,Cy,Czを
有したカウンタ装置38、また上述したアナログ信号によ
るトレーサの変位信号Ex,Ey,Ezが入力されるラッチ回路
40、該ラッチ回路40によって得たトレーサの変位信号E
x,Ey,Ezをディジタル化するＡ−Ｄ変換器44等を具備し
て構成され、カウンタ装置38の出力とＡ−Ｄ変換器44の
出力は夫々CPU32に入力されている。そしてCPU32は、予
め短時間に選定したサンプリング時間、例えば10ミリ秒
毎にこれらカウンタ装置38の出力とＡ−Ｄ変換器44の出
力とを受け入れて倣い検出信号から所定の演算式に従っ
て母型形状のデータを演算作成する演算処理手段と、該
母型形状のデータをバイナリーデータの移動指令データ
に演算変換する演算変換手段と、前記移動指令データに
おける前後２つのベクトルのなす角度を次々に演算する
角度演算手段と、前記移動指令データを前記２つのベク
トルのなす角度の大きさに応じて減速した移動指令デー
タに演算変換する減速演算手段とを有しているものであ
る。なお、CPU32が行う、正しい母型形状を決定する演
算自体はスケール装置の位置信号Sx,Sy,Szをサンプリン
グ時間におけるX,Y,Z3軸方向の補間直線成分を表す信号
と考えて記述した特公昭51−46311号公報に本出願人が
開示した演算方法をCPU32で実行すればよいものである
から、ここでは詳述を省略する。然しながら、本発明の
場合にはサンプリング時間を予め数ミリ秒という短い時
間間隔にとることができるから、高速度で正しい母型形
状のデータを演算出力することが可能であり、しかも母
型16に対するトレーサ18の倣い速度を高速化することに
よって益々究極的に作成する前記移動指令データの高速
出力が可能となるのである。そして、このようにして高
速度で作成された移動指令データを用いて、次に述べる
ようなNC装置12の高速切削機能とあいまって高速度で高
精度のNC加工が実現できるのである。
ング装置26の内部構成が示されており、同装置26はCPU3
2、所定の制御データが格納された適宜記憶容量の読出
し専用メモリ34、同じく適宜記憶容量を有した書き込み
自在のRAMメモリ36、上述したスケール装置の位置信号S
x,Sy,Szが印加されるアップダウンカウンタCx,Cy,Czを
有したカウンタ装置38、また上述したアナログ信号によ
るトレーサの変位信号Ex,Ey,Ezが入力されるラッチ回路
40、該ラッチ回路40によって得たトレーサの変位信号E
x,Ey,Ezをディジタル化するＡ−Ｄ変換器44等を具備し
て構成され、カウンタ装置38の出力とＡ−Ｄ変換器44の
出力は夫々CPU32に入力されている。そしてCPU32は、予
め短時間に選定したサンプリング時間、例えば10ミリ秒
毎にこれらカウンタ装置38の出力とＡ−Ｄ変換器44の出
力とを受け入れて倣い検出信号から所定の演算式に従っ
て母型形状のデータを演算作成する演算処理手段と、該
母型形状のデータをバイナリーデータの移動指令データ
に演算変換する演算変換手段と、前記移動指令データに
おける前後２つのベクトルのなす角度を次々に演算する
角度演算手段と、前記移動指令データを前記２つのベク
トルのなす角度の大きさに応じて減速した移動指令デー
タに演算変換する減速演算手段とを有しているものであ
る。なお、CPU32が行う、正しい母型形状を決定する演
算自体はスケール装置の位置信号Sx,Sy,Szをサンプリン
グ時間におけるX,Y,Z3軸方向の補間直線成分を表す信号
と考えて記述した特公昭51−46311号公報に本出願人が
開示した演算方法をCPU32で実行すればよいものである
から、ここでは詳述を省略する。然しながら、本発明の
場合にはサンプリング時間を予め数ミリ秒という短い時
間間隔にとることができるから、高速度で正しい母型形
状のデータを演算出力することが可能であり、しかも母
型16に対するトレーサ18の倣い速度を高速化することに
よって益々究極的に作成する前記移動指令データの高速
出力が可能となるのである。そして、このようにして高
速度で作成された移動指令データを用いて、次に述べる
ようなNC装置12の高速切削機能とあいまって高速度で高
精度のNC加工が実現できるのである。
さて、NC加工においては、NC装置12のサーボ機構、NC
工作機械の送り機構等の機械的作動部を有することによ
って、NC指令による指令速度が大きい程これら機械部分
の追従に遅れ、つまりドループが生じ、特にコーナ部に
おいて指令された加工経路に対して誤差が発生する。従
って、上述した高速デジタイジング装置26によって演
算、変換された移動指令データ形式の高速NC加工データ
によって実行される高速NC加工に当たってもNC装置12に
よって、特にコーナ部の経路に沿う高速NC加工、変曲点
における高速NC加工、円弧等の大きな曲率を有した経路
の高速NC加工等を実行するときは、上記ドループによる
誤差が発生し加工精度が低下するので、これを極力防止
する必要がある。
工作機械の送り機構等の機械的作動部を有することによ
って、NC指令による指令速度が大きい程これら機械部分
の追従に遅れ、つまりドループが生じ、特にコーナ部に
おいて指令された加工経路に対して誤差が発生する。従
って、上述した高速デジタイジング装置26によって演
算、変換された移動指令データ形式の高速NC加工データ
によって実行される高速NC加工に当たってもNC装置12に
よって、特にコーナ部の経路に沿う高速NC加工、変曲点
における高速NC加工、円弧等の大きな曲率を有した経路
の高速NC加工等を実行するときは、上記ドループによる
誤差が発生し加工精度が低下するので、これを極力防止
する必要がある。
ここで、本発明においては、NC工作機械の加工動作経
路の進行方向の変化の程度に応じて、NC工作機械側にお
ける各軸（通常、工作機械の技術分野では互いに直交す
るＸ軸,Y軸,Z軸の３軸が用いられる。）の送り速度を減
速させるように制御を行い、ドループによる誤差の発生
を防止するようにするものである。すなわち、高速デジ
タイジング装置26のCPU32において、上述したコーナ部
の経路、大きな曲率を有した経路及び変曲点の前後の経
路における前記移動指令データの各ブロックによって指
令される微小な補間直線を示すベクトルに就いて、相隣
る前後の２ブロックのベクトル間における角度変位を次
々と演算し、これらの角度変化率の大きさに応じて上記
送り速度を低下させるような移動指令データを作成する
ものである。
路の進行方向の変化の程度に応じて、NC工作機械側にお
ける各軸（通常、工作機械の技術分野では互いに直交す
るＸ軸,Y軸,Z軸の３軸が用いられる。）の送り速度を減
速させるように制御を行い、ドループによる誤差の発生
を防止するようにするものである。すなわち、高速デジ
タイジング装置26のCPU32において、上述したコーナ部
の経路、大きな曲率を有した経路及び変曲点の前後の経
路における前記移動指令データの各ブロックによって指
令される微小な補間直線を示すベクトルに就いて、相隣
る前後の２ブロックのベクトル間における角度変位を次
々と演算し、これらの角度変化率の大きさに応じて上記
送り速度を低下させるような移動指令データを作成する
ものである。
一般にNC加工における送り速度の制御は、一定時間間
隔で移動指令データをサーボ機構に与えるようにした制
御方式においては、一回で与える移動量（パルス分配
数）を大きくしたりあるいは小さくしたりすることによ
って行なわれる。例えば、10ミリ秒間隔で移動指令デー
タを与えるものとすると、一回で与える移動量を0.5mm
にすると、送り速度は3000mm/minとなり、該移動量を0.
1mmにすると600mm/minとなる。
隔で移動指令データをサーボ機構に与えるようにした制
御方式においては、一回で与える移動量（パルス分配
数）を大きくしたりあるいは小さくしたりすることによ
って行なわれる。例えば、10ミリ秒間隔で移動指令デー
タを与えるものとすると、一回で与える移動量を0.5mm
にすると、送り速度は3000mm/minとなり、該移動量を0.
1mmにすると600mm/minとなる。
他方、高速NC加工を直線補間によって遂行する際の各
ブロック毎の微小補間直線をベクトル表示した第３図を
参照すると、相隣る前後ブロックのベクトルA,B間の角
度変位は内積の定理によってcosθ＝Ａ・B/|A|・|B|の
関係からθが求められる。このθの０から90゜までの角
度の変化率に応じて例えば、０゜付近のときは一回で与
える移動量は指令速度に対応する量とし、θが大きくな
るにしたがって前記移動量を分割して数回にわたって与
えるようにすれば送り速度は減速され、結果的に高速NC
加工の遂行時にドループによる誤差を僅少にすることが
できるのである。
ブロック毎の微小補間直線をベクトル表示した第３図を
参照すると、相隣る前後ブロックのベクトルA,B間の角
度変位は内積の定理によってcosθ＝Ａ・B/|A|・|B|の
関係からθが求められる。このθの０から90゜までの角
度の変化率に応じて例えば、０゜付近のときは一回で与
える移動量は指令速度に対応する量とし、θが大きくな
るにしたがって前記移動量を分割して数回にわたって与
えるようにすれば送り速度は減速され、結果的に高速NC
加工の遂行時にドループによる誤差を僅少にすることが
できるのである。
また、本発明によると、上述のように高速デジタイジ
ング装置26を設けて倣い検出信号のNC指令データ化が行
われるが、ここで該高速デジタイジング装置26に接続し
て外部から操作信号を入力する操作盤42を設けることに
よって、前記母型倣い装置と前記NC工作機械とを適宜操
作できるものである。上記操作盤42には運転モード選択
手段があり、母型倣い動作とNC加工動作とを連動して同
時に行う「連動運転モード」と、母型倣い動作によって
演算作成した移動指令データをバッファメモリ手段に一
時記憶して、必要に応じてその移動指令データを出力し
てNC加工動作を行う「メモリ運転モード」と、母型倣い
装置とNC工作機械とを分離して、NC工作機械単独で通常
のNC加工プログラムによるNC加工データでNC加工を行わ
せる「単独運転モード」とに選択、切換えができるよう
になっている。
ング装置26を設けて倣い検出信号のNC指令データ化が行
われるが、ここで該高速デジタイジング装置26に接続し
て外部から操作信号を入力する操作盤42を設けることに
よって、前記母型倣い装置と前記NC工作機械とを適宜操
作できるものである。上記操作盤42には運転モード選択
手段があり、母型倣い動作とNC加工動作とを連動して同
時に行う「連動運転モード」と、母型倣い動作によって
演算作成した移動指令データをバッファメモリ手段に一
時記憶して、必要に応じてその移動指令データを出力し
てNC加工動作を行う「メモリ運転モード」と、母型倣い
装置とNC工作機械とを分離して、NC工作機械単独で通常
のNC加工プログラムによるNC加工データでNC加工を行わ
せる「単独運転モード」とに選択、切換えができるよう
になっている。
なお、本発明装置の高速デジタイジング装置26は母型
倣い装置13の倣い制御装置22の筐体内に同居して設けて
も、また、NC工作機械10のNC装置12の筐体内に同居して
設けても、本発明の作用効果に変わりはないことは言う
までもない。
倣い装置13の倣い制御装置22の筐体内に同居して設けて
も、また、NC工作機械10のNC装置12の筐体内に同居して
設けても、本発明の作用効果に変わりはないことは言う
までもない。
以上の説明から明らかなように、本発明は、NC工作機
械と機械的に分離した母型倣い装置を設け、その倣い動
作から得るスケール信号を時間サンプリングすることに
よって補間データを得、その補間データをトレーサの変
位信号で補正して正しい母型形状のデータを演算作成
し、更に、この母型形状のデータをバイナリーデータの
移動指令データに演算変換して、その移動指令データを
NC装置のNC加工プログラム読取り手段および情報処理手
段を介さずにサーボ機構に直送してNC工作機械にNC加工
動作を行わせるので、NC装置のもつ演算処理能力をはる
かに越えた速い速度で処理できる装置であるから、通常
のNC工作機械に比べて高速のNC加工が遂行できたのであ
る。また、NC工作機械を高速でNC加工動作させると、NC
指令に対する機械の追従遅れ、即ちドループによる経路
誤差が発生し加工精度が悪くなる。それを未然に防止す
るために前述のようにNC工作機械の加工動作経路の進行
方向の変化の程度に応じて、NC工作機械側における各軸
の送り速度を減速させる移動指令データを高速デジタイ
ジング装置で作成し、NC装置のサーボ機構に与えるよう
にした防止手段をも保有しているので高精度の高速NC加
工が実現できたのである。また、前記サンプリング時間
を微小時間に選定することができるから、倣い母型の形
状に対する補間形状は微細な直線の連続合成になり、故
にそのような補間直線に基づいて作成された正しい母型
形状のデータによって実行されるNC加工から得られる加
工面は、極めて円滑な表面で母型形状を再現していると
いう効果を奏するのである。加えて本発明のように、母
型倣い装置側で倣い検出信号をNC工作機械と独立分離し
た装置で検出する方式であるため、母型倣い装置側のト
レーサが母型倣いを行っているとき、NC工作機械の加工
振動を拾うことなく安定した倣い検出信号を検出でき、
精度の良い加工が行えるのである。更に、運転モード選
択手段が設けられているので、作業内容によって適宜選
択ができ装置の有効な利用が図られるのである。
械と機械的に分離した母型倣い装置を設け、その倣い動
作から得るスケール信号を時間サンプリングすることに
よって補間データを得、その補間データをトレーサの変
位信号で補正して正しい母型形状のデータを演算作成
し、更に、この母型形状のデータをバイナリーデータの
移動指令データに演算変換して、その移動指令データを
NC装置のNC加工プログラム読取り手段および情報処理手
段を介さずにサーボ機構に直送してNC工作機械にNC加工
動作を行わせるので、NC装置のもつ演算処理能力をはる
かに越えた速い速度で処理できる装置であるから、通常
のNC工作機械に比べて高速のNC加工が遂行できたのであ
る。また、NC工作機械を高速でNC加工動作させると、NC
指令に対する機械の追従遅れ、即ちドループによる経路
誤差が発生し加工精度が悪くなる。それを未然に防止す
るために前述のようにNC工作機械の加工動作経路の進行
方向の変化の程度に応じて、NC工作機械側における各軸
の送り速度を減速させる移動指令データを高速デジタイ
ジング装置で作成し、NC装置のサーボ機構に与えるよう
にした防止手段をも保有しているので高精度の高速NC加
工が実現できたのである。また、前記サンプリング時間
を微小時間に選定することができるから、倣い母型の形
状に対する補間形状は微細な直線の連続合成になり、故
にそのような補間直線に基づいて作成された正しい母型
形状のデータによって実行されるNC加工から得られる加
工面は、極めて円滑な表面で母型形状を再現していると
いう効果を奏するのである。加えて本発明のように、母
型倣い装置側で倣い検出信号をNC工作機械と独立分離し
た装置で検出する方式であるため、母型倣い装置側のト
レーサが母型倣いを行っているとき、NC工作機械の加工
振動を拾うことなく安定した倣い検出信号を検出でき、
精度の良い加工が行えるのである。更に、運転モード選
択手段が設けられているので、作業内容によって適宜選
択ができ装置の有効な利用が図られるのである。
第１図は本発明による倣い動作による高速NC加工装置の
構成を示した機構図、第２図は同システムに用いられる
高速デジタイジング装置の内部構成を示した機構図、第
３図は移動指令データにおける次々のブロックによって
指令される微小な補間直線を表すベクトルの角度変位を
説明する図である。 10……NC工作機械、12……NC装置、 13……母型倣い装置、16……母型、 18……トレーサ、20……トレーサヘッド、 22……倣い制御装置、24……スケール装置、 26……高速デジタイジング装置、 30……バッファメモリ手段、42……操作盤。
構成を示した機構図、第２図は同システムに用いられる
高速デジタイジング装置の内部構成を示した機構図、第
３図は移動指令データにおける次々のブロックによって
指令される微小な補間直線を表すベクトルの角度変位を
説明する図である。 10……NC工作機械、12……NC装置、 13……母型倣い装置、16……母型、 18……トレーサ、20……トレーサヘッド、 22……倣い制御装置、24……スケール装置、 26……高速デジタイジング装置、 30……バッファメモリ手段、42……操作盤。
Claims (4)
- 【請求項１】母型とトレーサヘッドとが、X,Y,Zの３軸
方向に相対的に移動可能で、その各軸の移動の位置信号
を検出する位置検出手段と、母型にトレーサを追従させ
てトレーサの変位信号を検出するトレーサヘッドと、倣
い動作を制御する倣い制御手段とを備えた母型倣い装置
を設け、 前記母型倣い装置の倣い動作による前記各軸の移動の位
置信号と前記トレーサヘッドのトレーサの変位信号とを
一定時間間隔毎に取り込んで、前記２種類の検出信号か
ら母型形状のデータを演算作成する演算処理手段と、該
母型形状のデータをバイナリーデータの移動指令データ
に演算変換する演算変換手段とを備えた高速デジタイジ
ング装置を設け、 NC加工プログラム読取り手段と情報処理手段とサーボ機
構とを有し工作機械を制御するNC装置であって、かつ前
記高速デジタイジング装置で作成されたバイナリーデー
タの移動指令データを前記NC加工プログラム読取り手段
および情報処理手段を介さずに直接前記サーボ機構に受
け入れて前記工作機械を制御することもできるNC装置を
設け、 前記高速デジタイジング装置で作成した前記バイナリー
データの移動指令データを必要に応じて一時記憶し、前
記NC装置のサーボ機構に前記NC加工プログラム読取り手
段および情報処理手段を介さずに伝送する接続手段を設
けて構成したことを特徴とする倣い動作による高速NC加
工装置。 - 【請求項２】前記母型倣い装置と前記NC装置を有した工
作機械とは機械的に分離独立して形成した特許請求の範
囲第１項に記載の倣い動作による高速NC加工装置。 - 【請求項３】前記高速デジタイジング装置は、前記演算
変換手段で作成した前記移動指令データにおける前後２
つのベクトルのなす角度を次々に演算する角度演算手段
と、前記２つのベクトルのなす角度の大きさに応じて前
記移動指令データを減速した移動指令データに演算変換
する減速演算手段とを具備した特許請求の範囲第１項又
は第２項に記載の倣い動作による高速NC加工装置。 - 【請求項４】前記高速デジタイジング装置は、前記母型
倣い装置と前記NC装置を有した工作機械とを操作可能な
操作盤を有し、該操作盤には母型倣い動作とNC加工動作
とを連動して行う連動運転モードと、母型倣い動作によ
って作成した前記移動指令データを前記接続手段に一旦
記憶し必要に応じて出力してNC加工動作を行わせるメモ
リ運転モードと、前記工作機械単独で通常のNC加工プロ
グラムによりNC加工を行わせる単独運転モードとから１
つの運転モードを選択できる運転モード選択手段を具備
した特許請求の範囲第１項から第３項のいずれか１項に
記載の倣い動作による高速NC加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61175773A JP2579911B2 (ja) | 1986-07-28 | 1986-07-28 | 倣い動作による高速ｎｃ加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61175773A JP2579911B2 (ja) | 1986-07-28 | 1986-07-28 | 倣い動作による高速ｎｃ加工装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6334054A JPS6334054A (ja) | 1988-02-13 |
| JP2579911B2 true JP2579911B2 (ja) | 1997-02-12 |
Family
ID=16002009
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61175773A Expired - Lifetime JP2579911B2 (ja) | 1986-07-28 | 1986-07-28 | 倣い動作による高速ｎｃ加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2579911B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0741515B2 (ja) * | 1991-04-02 | 1995-05-10 | 株式会社牧野フライス製作所 | デジタイジング装置と連結したｎｃ加工装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5645343A (en) * | 1979-09-11 | 1981-04-25 | Osaka Kiko Co Ltd | Multifunction complex machine tool |
| JPS57211455A (en) * | 1981-05-29 | 1982-12-25 | Fanuc Ltd | Numerical control apparatus |
| JPS6186163A (ja) * | 1984-09-29 | 1986-05-01 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 加工速度割出装置 |
-
1986
- 1986-07-28 JP JP61175773A patent/JP2579911B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6334054A (ja) | 1988-02-13 |
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