JP3120597B2 - 非真円形工作物加工用数値制御装置 - Google Patents
非真円形工作物加工用数値制御装置Info
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- JP3120597B2 JP3120597B2 JP04280978A JP28097892A JP3120597B2 JP 3120597 B2 JP3120597 B2 JP 3120597B2 JP 04280978 A JP04280978 A JP 04280978A JP 28097892 A JP28097892 A JP 28097892A JP 3120597 B2 JP3120597 B2 JP 3120597B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、カム等の非真円形工作
物（以下、単に「工作物」ともいう。）を加工制御する
数値制御装置に関する。特に、制御系の応答特性による
加工精度の劣化を防止した装置に関する。
物（以下、単に「工作物」ともいう。）を加工制御する
数値制御装置に関する。特に、制御系の応答特性による
加工精度の劣化を防止した装置に関する。
【０００２】
【従来技術】従来、数値制御装置により主軸軸線に垂直
な方向の砥石車の送りを主軸回転に同期して制御し、カ
ム等の工作物を研削加工する方法が知られている。砥石
車の送りを同期制御するには数値制御装置にプロフィル
データを付与することが必要である。このプロフィルデ
ータは砥石車を工作物の仕上げ形状に沿って往復運動、
すなわちプロフィル創成運動させるように、主軸の単位
回転角毎の砥石車の移動量を与えるものである。
な方向の砥石車の送りを主軸回転に同期して制御し、カ
ム等の工作物を研削加工する方法が知られている。砥石
車の送りを同期制御するには数値制御装置にプロフィル
データを付与することが必要である。このプロフィルデ
ータは砥石車を工作物の仕上げ形状に沿って往復運動、
すなわちプロフィル創成運動させるように、主軸の単位
回転角毎の砥石車の移動量を与えるものである。
【０００３】一方、工作物を研削加工するためには、プ
ロフィルデータの他に砥石車の送り、切り込み、後退等
の加工サイクルを制御するための加工サイクルデータが
必要である。工作物は、この加工サイクルデータとプロ
フィルデータに基づき主軸の回転と砥石車の送りとが数
値制御されて加工される。
ロフィルデータの他に砥石車の送り、切り込み、後退等
の加工サイクルを制御するための加工サイクルデータが
必要である。工作物は、この加工サイクルデータとプロ
フィルデータに基づき主軸の回転と砥石車の送りとが数
値制御されて加工される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、工作物は、
この加工サイクルデータとプロフィルデータに基づき主
軸の回転と砥石車の送りとが数値制御されて加工される
のであるが、とくにプロフィル創成運動における主軸と
工具送り軸の指令値に対する追随性の良否が加工精度
上、重要な問題である。
この加工サイクルデータとプロフィルデータに基づき主
軸の回転と砥石車の送りとが数値制御されて加工される
のであるが、とくにプロフィル創成運動における主軸と
工具送り軸の指令値に対する追随性の良否が加工精度
上、重要な問題である。
【０００５】追随遅れ誤差を少なくする方法として、特
開昭63-77637号公報に記載の技術が知られている。この
方法では、工作物の仕上げ形状から決定される理想プロ
フィルデータで工作物を加工しながら、主軸の現実の位
置と工具送り軸の現実の移動量をパルスジェネレータで
測定して、測定プロフィルデータが求められる。そし
て、測定プロフィルデータと理想プロフィルデータとを
比較して誤差を求め、その誤差に応じて理想プロフィル
データを補正して実行プロフィルデータが求められる。
その後、その実行プロフィルデータによって、工作物が
現実に加工される。
開昭63-77637号公報に記載の技術が知られている。この
方法では、工作物の仕上げ形状から決定される理想プロ
フィルデータで工作物を加工しながら、主軸の現実の位
置と工具送り軸の現実の移動量をパルスジェネレータで
測定して、測定プロフィルデータが求められる。そし
て、測定プロフィルデータと理想プロフィルデータとを
比較して誤差を求め、その誤差に応じて理想プロフィル
データを補正して実行プロフィルデータが求められる。
その後、その実行プロフィルデータによって、工作物が
現実に加工される。
【０００６】この様な方法では、測定プロフィルデータ
を測定するために、試し加工をすることが必要となり、
実際の加工までの段取り時間が長くなるという問題があ
る。又、測定プロフィルデータを記憶するための大容量
のメモリが必要となる。
を測定するために、試し加工をすることが必要となり、
実際の加工までの段取り時間が長くなるという問題があ
る。又、測定プロフィルデータを記憶するための大容量
のメモリが必要となる。
【０００７】本発明は、上記の問題点を解決するために
成されたものであり、その目的とするところは、効率の
良いプロフィルデータの補正を行うとともに、加工精度
を向上させることである。
成されたものであり、その目的とするところは、効率の
良いプロフィルデータの補正を行うとともに、加工精度
を向上させることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めの発明の構成は、主軸座標と工具送り軸座標との関係
を規定したプロフィルデータに基づき非真円形工作物の
加工を制御する数値制御装置において、プロフィルデー
タから工具送り軸座標の時間に関する関数である入力時
間関数と主軸座標の時間に関する関数である主軸時間関
数とを演算する時間関数演算手段と、入力時間関数に基
づいて工具を移動させる制御系の伝達関数を記憶する伝
達関数記憶手段と、入力時間関数をフーリエ変換して入
力周波数関数を求めるフーリエ変換手段と、入力周波数
関数に伝達関数を積算して出力周波数関数を演算する積
算手段と、出力周波数関数をフーリエ逆変換して、出力
時間関数を求めるフーリエ逆変換手段と、出力時間関数
と入力時間関数とを比較して誤差を演算する誤差演算手
段と、誤差に基づいて、入力時間関数を補正して補正時
間関数を演算する補正時間関数演算手段と、補正時間関
数と主軸時間関数とに基づいて、工具送り軸と主軸とを
制御する軸制御手段とを設けたことである。
めの発明の構成は、主軸座標と工具送り軸座標との関係
を規定したプロフィルデータに基づき非真円形工作物の
加工を制御する数値制御装置において、プロフィルデー
タから工具送り軸座標の時間に関する関数である入力時
間関数と主軸座標の時間に関する関数である主軸時間関
数とを演算する時間関数演算手段と、入力時間関数に基
づいて工具を移動させる制御系の伝達関数を記憶する伝
達関数記憶手段と、入力時間関数をフーリエ変換して入
力周波数関数を求めるフーリエ変換手段と、入力周波数
関数に伝達関数を積算して出力周波数関数を演算する積
算手段と、出力周波数関数をフーリエ逆変換して、出力
時間関数を求めるフーリエ逆変換手段と、出力時間関数
と入力時間関数とを比較して誤差を演算する誤差演算手
段と、誤差に基づいて、入力時間関数を補正して補正時
間関数を演算する補正時間関数演算手段と、補正時間関
数と主軸時間関数とに基づいて、工具送り軸と主軸とを
制御する軸制御手段とを設けたことである。
【０００９】
【作用】主軸座標と工具送り軸座標との関係を規定した
プロフィルデータから工具送り軸座標の時間関数である
入力時間関数と主軸時間関数とが演算される。このう
ち、入力時間関数はフーリエ変換されて入力周波数関数
が求められる。この入力周波数関数は、予め設定されて
いる制御系の伝達関数と積算演算され、出力周波数関数
が演算される。この出力周波数関数はフーリエ逆変換さ
れて、出力時間関数が演算される。この出力時間関数と
入力時間関数とが比較されて誤差が演算される。この誤
差に応じて入力時間関数が補正されて、補正時間関数が
演算される。この補正時間関数と主軸時間関数とに応じ
て、工具送り軸と主軸が制御される。
プロフィルデータから工具送り軸座標の時間関数である
入力時間関数と主軸時間関数とが演算される。このう
ち、入力時間関数はフーリエ変換されて入力周波数関数
が求められる。この入力周波数関数は、予め設定されて
いる制御系の伝達関数と積算演算され、出力周波数関数
が演算される。この出力周波数関数はフーリエ逆変換さ
れて、出力時間関数が演算される。この出力時間関数と
入力時間関数とが比較されて誤差が演算される。この誤
差に応じて入力時間関数が補正されて、補正時間関数が
演算される。この補正時間関数と主軸時間関数とに応じ
て、工具送り軸と主軸が制御される。
【００１０】
【発明の効果】本発明では、プロフィルデータから演算
された工具送り軸の制御に関する入力時間関数と予め設
定されている制御系の伝達関数とを用いて、実際に加工
した場合の工具送り軸座標の時間に関する変化特性であ
る出力時間関数を予測演算し、その出力時間関数と入力
時間関数とから制御系の応答遅れによる加工誤差を予測
演算して、その加工誤差に基づいて入力時間関数を補正
するようにしている。
された工具送り軸の制御に関する入力時間関数と予め設
定されている制御系の伝達関数とを用いて、実際に加工
した場合の工具送り軸座標の時間に関する変化特性であ
る出力時間関数を予測演算し、その出力時間関数と入力
時間関数とから制御系の応答遅れによる加工誤差を予測
演算して、その加工誤差に基づいて入力時間関数を補正
するようにしている。
【００１１】従って、本発明では、工作物の形状、即
ち、プロフィルデータが変化しても、制御系の伝達関数
を考慮した補正演算が可能であるので、最初の加工から
本加工に入ることができる。よって、従来のように試し
加工をして実際のプロフィルを測定することが必要でな
くなるため、加工段取りが簡略化され、加工精度が向上
するという効果がある。
ち、プロフィルデータが変化しても、制御系の伝達関数
を考慮した補正演算が可能であるので、最初の加工から
本加工に入ることができる。よって、従来のように試し
加工をして実際のプロフィルを測定することが必要でな
くなるため、加工段取りが簡略化され、加工精度が向上
するという効果がある。
【００１２】
【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。図１は数値制御研削盤を示した構成図である。
１０は数値制御研削盤のベッドで、このベッド１０上に
はテーブル１１が主軸軸線に平行なＺ軸方向に摺動可能
に配設されている。テーブル１１上には主軸１３を軸架
した主軸台１２が配設され、その主軸１３はサーボモー
タ１４により回転される。また、テーブル１１上、右端
には心押台１５が載置され、心押台１５のセンタ１６と
主軸１３のセンタ１７とによってカムから成る工作物Ｗ
が挾持されている。工作物Ｗは主軸１３に突設された位
置決めピン１８に嵌合し、工作物Ｗの回転位相は主軸１
３の回転位相に一致している。
明する。図１は数値制御研削盤を示した構成図である。
１０は数値制御研削盤のベッドで、このベッド１０上に
はテーブル１１が主軸軸線に平行なＺ軸方向に摺動可能
に配設されている。テーブル１１上には主軸１３を軸架
した主軸台１２が配設され、その主軸１３はサーボモー
タ１４により回転される。また、テーブル１１上、右端
には心押台１５が載置され、心押台１５のセンタ１６と
主軸１３のセンタ１７とによってカムから成る工作物Ｗ
が挾持されている。工作物Ｗは主軸１３に突設された位
置決めピン１８に嵌合し、工作物Ｗの回転位相は主軸１
３の回転位相に一致している。
【００１３】ベッド１０の後方には工具送り軸（Ｘ軸）
に沿って進退可能な工具台２０が案内され、工具台２０
にはモータ２１によって回転駆動される砥石車Ｇが支承
されている。この工具台２０は、図略の送り螺子を介し
てサーボモータ２３に連結され、サーボモータ２３の正
逆転により前進後退される。
に沿って進退可能な工具台２０が案内され、工具台２０
にはモータ２１によって回転駆動される砥石車Ｇが支承
されている。この工具台２０は、図略の送り螺子を介し
てサーボモータ２３に連結され、サーボモータ２３の正
逆転により前進後退される。
【００１４】ドライブユニット４０、４１は数値制御装
置３０から指令パルスを入力して、それぞれサーボモー
タ２３、１４を駆動する回路である。それぞれのサーボ
モータ２３、１４にはパルスジェネレータ５２、５０と
速度ジェネレータ５３、５１が結合されており、それら
の出力は各ドライブユニット４０、４１に帰還され速度
と位置のフィードバック制御が行われている。
置３０から指令パルスを入力して、それぞれサーボモー
タ２３、１４を駆動する回路である。それぞれのサーボ
モータ２３、１４にはパルスジェネレータ５２、５０と
速度ジェネレータ５３、５１が結合されており、それら
の出力は各ドライブユニット４０、４１に帰還され速度
と位置のフィードバック制御が行われている。
【００１５】数値制御装置３０は主としてサーボモータ
２３、１４の回転を数値制御して、工作物Ｗの研削加工
を制御する装置である。その数値制御装置３０には、プ
ロフィルデータ、加工サイクルデータ等を入力するテー
プリーダ４２と制御データ等の入力を行うキーボード４
３と各種の情報を表示するＣＲＴ表示装置４４が接続さ
れている。
２３、１４の回転を数値制御して、工作物Ｗの研削加工
を制御する装置である。その数値制御装置３０には、プ
ロフィルデータ、加工サイクルデータ等を入力するテー
プリーダ４２と制御データ等の入力を行うキーボード４
３と各種の情報を表示するＣＲＴ表示装置４４が接続さ
れている。
【００１６】数値制御装置３０は図２に示すように、研
削盤を制御するためのメインＣＰＵ３１と制御プログラ
ムを記憶したＲＯＭ３３と入力データ等を記憶するＲＡ
Ｍ３２と入出力インタフェース３４とで主として構成さ
れている。ＲＡＭ３２上にはＮＣデータを記憶するＮＣ
データ領域３２１と工作物Ｗの仕上げ形状から決定され
るプロフィルデータを記憶するプロフィルデータ領域３
２２とプロフィルデータを分解して得られた主軸時間関
数及び工具送り軸の時間関数である入力時間関数を記憶
する時間関数領域３２３と入力時間関数をフーリエ変換
して得られる入力周波数関数を記憶する入力周波数関数
領域３２４とその入力周波数関数に対して制御系の伝達
関数を積算して得られた出力周波数関数を記憶する出力
周波数関数領域３２５と出力周波数関数をフーリエ逆変
換して得られる出力時間関数を記憶する出力時間関数記
憶領域３２６と制御系の伝達関数を記憶する伝達関数領
域３２７と遅延時間を記憶する遅延時間領域３２８と遅
延時間だけ補償された出力時間関数と入力時間関数との
差である誤差関数を記憶する誤差関数領域３２９と入力
時間関数を遅延時間及び誤差関数に応じて補正して得ら
れた補正時間関数を記憶する補正時間関数領域３３０と
が形成されている。
削盤を制御するためのメインＣＰＵ３１と制御プログラ
ムを記憶したＲＯＭ３３と入力データ等を記憶するＲＡ
Ｍ３２と入出力インタフェース３４とで主として構成さ
れている。ＲＡＭ３２上にはＮＣデータを記憶するＮＣ
データ領域３２１と工作物Ｗの仕上げ形状から決定され
るプロフィルデータを記憶するプロフィルデータ領域３
２２とプロフィルデータを分解して得られた主軸時間関
数及び工具送り軸の時間関数である入力時間関数を記憶
する時間関数領域３２３と入力時間関数をフーリエ変換
して得られる入力周波数関数を記憶する入力周波数関数
領域３２４とその入力周波数関数に対して制御系の伝達
関数を積算して得られた出力周波数関数を記憶する出力
周波数関数領域３２５と出力周波数関数をフーリエ逆変
換して得られる出力時間関数を記憶する出力時間関数記
憶領域３２６と制御系の伝達関数を記憶する伝達関数領
域３２７と遅延時間を記憶する遅延時間領域３２８と遅
延時間だけ補償された出力時間関数と入力時間関数との
差である誤差関数を記憶する誤差関数領域３２９と入力
時間関数を遅延時間及び誤差関数に応じて補正して得ら
れた補正時間関数を記憶する補正時間関数領域３３０と
が形成されている。
【００１７】数値制御装置３０はその他サーボモータ２
３、１４の駆動系として、ドライブＣＰＵ３６とＲＡＭ
３５とパルス分配回路３７が設けられている。ＲＡＭ３
５はメインＣＰＵ３１から砥石車Ｇの位置決めデータを
入力する記憶装置である。ドライブＣＰＵ３６は主軸１
３と工具送り軸を数値制御して、スローアップ、スロー
ダウン、目標点の補間等の演算を行い補間点の位置決め
データを定周期で出力する装置であり、パルス分配回路
３７はパルス分配ののち、移動指令パルスを各ドライブ
ユニット４０、４１に出力する回路である。
３、１４の駆動系として、ドライブＣＰＵ３６とＲＡＭ
３５とパルス分配回路３７が設けられている。ＲＡＭ３
５はメインＣＰＵ３１から砥石車Ｇの位置決めデータを
入力する記憶装置である。ドライブＣＰＵ３６は主軸１
３と工具送り軸を数値制御して、スローアップ、スロー
ダウン、目標点の補間等の演算を行い補間点の位置決め
データを定周期で出力する装置であり、パルス分配回路
３７はパルス分配ののち、移動指令パルスを各ドライブ
ユニット４０、４１に出力する回路である。
【００１８】次に、本装置の作動についてＣＰＵ３１に
よる処理手順を示した図３のフローチャート及びその処
理手順を模式的に示した図４に従って説明する。ステッ
プ１００において、ＲＡＭ３２のプロフィルデータ領域
３２２からプロフィルデータX=R(C)が読み出され、その
プロフィルデータは主軸時間関数C(t)と工具送り軸時間
関数X(t)とに分解される。プロフィルデータは主軸座標
（回転角）C と工具送り軸座標X との対応関係を定めた
データである。例えば、主軸座標( 回転角) ０．５度毎
に工具送り軸座標が与えられている。
よる処理手順を示した図３のフローチャート及びその処
理手順を模式的に示した図４に従って説明する。ステッ
プ１００において、ＲＡＭ３２のプロフィルデータ領域
３２２からプロフィルデータX=R(C)が読み出され、その
プロフィルデータは主軸時間関数C(t)と工具送り軸時間
関数X(t)とに分解される。プロフィルデータは主軸座標
（回転角）C と工具送り軸座標X との対応関係を定めた
データである。例えば、主軸座標( 回転角) ０．５度毎
に工具送り軸座標が与えられている。
【００１９】プロフィルデータX=R(C)は連続線で表す
と、図４（ａ）に示すグラフとなる。このプロフィルデ
ータによる形状と指令された回転速度とから主軸座標と
回転速度との関係が図４（ｉ）に示すように求められ
る。例えば、図４（ａ）に示すグラフにおいて、主軸座
標C に対する工具送り軸座標X の変化率の大きな領域で
は、主軸の回転速度が低く、その他の領域では指令速度
とするような主軸座標に対する主軸速度の関係を規定し
た主軸の速度特定が得られる。次に、主軸の速度特性か
ら、図４（ｊ）に示すように、主軸座標の時間に関する
関数、即ち、主軸時間関数C(t)が演算される。そして、
図４（ａ）に示すプロフィルデータと図４（ｊ）に示す
主軸時間関数C(t)とから、工具送り軸座標の時間に関す
る関数、即ち、図４（ｂ）に示すような入力時間関数X
(t)が演算される。上記の演算において、プロフィルデ
ータは離散的に与えられているので、必要なデータは補
間演算により求められる。
と、図４（ａ）に示すグラフとなる。このプロフィルデ
ータによる形状と指令された回転速度とから主軸座標と
回転速度との関係が図４（ｉ）に示すように求められ
る。例えば、図４（ａ）に示すグラフにおいて、主軸座
標C に対する工具送り軸座標X の変化率の大きな領域で
は、主軸の回転速度が低く、その他の領域では指令速度
とするような主軸座標に対する主軸速度の関係を規定し
た主軸の速度特定が得られる。次に、主軸の速度特性か
ら、図４（ｊ）に示すように、主軸座標の時間に関する
関数、即ち、主軸時間関数C(t)が演算される。そして、
図４（ａ）に示すプロフィルデータと図４（ｊ）に示す
主軸時間関数C(t)とから、工具送り軸座標の時間に関す
る関数、即ち、図４（ｂ）に示すような入力時間関数X
(t)が演算される。上記の演算において、プロフィルデ
ータは離散的に与えられているので、必要なデータは補
間演算により求められる。
【００２０】次に、ステップ１０２において、入力時間
時間関数X(t)は高速フーリエ変換(FFT) により入力周波
数関数F(ω) に変換される。入力周波数関数F(ω) は図
４（ｃ）に示すようになる。この入力周波数関数F(ω)
はＲＡＭ３２の入力周波数関数領域３２４に記憶され
る。
時間関数X(t)は高速フーリエ変換(FFT) により入力周波
数関数F(ω) に変換される。入力周波数関数F(ω) は図
４（ｃ）に示すようになる。この入力周波数関数F(ω)
はＲＡＭ３２の入力周波数関数領域３２４に記憶され
る。
【００２１】次に、ステップ１０４において、入力周波
数関数F(ω) に対して制御系の伝達関数A(ω) が積算
（F(ω) ×A(ω) ）されて、図４（ｅ）に示すような出
力周波数関数M(ω) が演算される。即ち、周波数応答が
求められる。この伝達関数A(ω) は、予めＲＡＭ３２の
伝達関数領域３２７に記憶されており、図４（ｄ）に示
すような特性を有している。
数関数F(ω) に対して制御系の伝達関数A(ω) が積算
（F(ω) ×A(ω) ）されて、図４（ｅ）に示すような出
力周波数関数M(ω) が演算される。即ち、周波数応答が
求められる。この伝達関数A(ω) は、予めＲＡＭ３２の
伝達関数領域３２７に記憶されており、図４（ｄ）に示
すような特性を有している。
【００２２】制御系の伝達関数A(ω) は、図５に示すよ
うなブロックの結合により求められる。ブロックＵはド
ライブユニット４０及びサーボモータ２３を含むサーボ
系の伝達関数を表し、ブロックＶはサーボモータ２３の
駆動軸と砥石車Ｇとの間の伝達関数を表す。又、ブロッ
クＵ１は速度指令値と位置偏差間の伝達関数、即ち、位
置ループの比例利得を表している。ブロックＵ２は速度
指令補正値と位置指令値との間の伝達関数、即ち、速度
フィードフォワード制御の伝達関数を表している。ブロ
ックＵ３は電流指令値と速度偏差との間の伝達関数、即
ち、速度ループの利得を表している。ブロックＵ４は速
度フィードバック値とモータ軸の回転位置との間の伝達
関数、即ち、速度フィードバックの利得を表している。
ブロックＵ５はモータ軸の回転位置と電流指令値との間
の伝達関数、即ち、サーボモータ２３の伝達関数を表し
ている。ブロックＷはモータ軸の角度位置から工具送り
軸座標への変換のための伝達関数を表している。ブーッ
クＶ１はボールネジ等の機械的駆動機構の伝達関数、即
ち、送り駆動剛性を表している。ブロックＶ２は工具台
２０の伝達関数、即ち、工具台２０や砥石車Ｇの質量、
工具台２０の摩擦による抵抗を考慮した伝達関数を表し
ている。
うなブロックの結合により求められる。ブロックＵはド
ライブユニット４０及びサーボモータ２３を含むサーボ
系の伝達関数を表し、ブロックＶはサーボモータ２３の
駆動軸と砥石車Ｇとの間の伝達関数を表す。又、ブロッ
クＵ１は速度指令値と位置偏差間の伝達関数、即ち、位
置ループの比例利得を表している。ブロックＵ２は速度
指令補正値と位置指令値との間の伝達関数、即ち、速度
フィードフォワード制御の伝達関数を表している。ブロ
ックＵ３は電流指令値と速度偏差との間の伝達関数、即
ち、速度ループの利得を表している。ブロックＵ４は速
度フィードバック値とモータ軸の回転位置との間の伝達
関数、即ち、速度フィードバックの利得を表している。
ブロックＵ５はモータ軸の回転位置と電流指令値との間
の伝達関数、即ち、サーボモータ２３の伝達関数を表し
ている。ブロックＷはモータ軸の角度位置から工具送り
軸座標への変換のための伝達関数を表している。ブーッ
クＶ１はボールネジ等の機械的駆動機構の伝達関数、即
ち、送り駆動剛性を表している。ブロックＶ２は工具台
２０の伝達関数、即ち、工具台２０や砥石車Ｇの質量、
工具台２０の摩擦による抵抗を考慮した伝達関数を表し
ている。
【００２３】この制御系の総合の伝達関数A(ω) は次式
で求められる。
で求められる。
【数１】 A(ω) ＝M(ω)/F(ω) ＝W(s) ＝(fs+g)/(as5+bs4+cs3+ds2+es+g) 但し、s= jω
【００２４】又、各係数は次式で定義される。
【数２】ａ＝αｍ ｂ＝βｍ＋αｃr ｃ＝γｍ＋βｃr ＋αｋr ｄ＝δｍ＋γｃr ＋βｋr ｅ＝δｃr ＋γｋr ｆ＝（Ｌ／２π）ＫA ＫM ＫN ｋf ｇ＝（Ｌ／２π）ＫA ＫM ＫN ｋr α＝ＴM ＴE β＝（ＴM ＋ＴE ）＋Ｊ1 ＫA ＫM ＫR γ＝１＋ＫA ＫM ＫV δ＝（Ｌ／２π)2 ＫA ＫM ＫN ｋr
【００２５】但し、上式及び図５において、 ｍ：砥石台質量、 ｋ：送り駆動剛性、 ｃr : 案内面
の減衰係数、Ｊ1 ：モータ側カップリングイナーシャ、
ＫM ：位置ループゲイン ＫA ：速度ループゲイン、ＫF ：速度フィードフォワー
ドゲイン ＫV ：速度フィードバックゲイン、 ＫM ：モータゲイ
ン、Ｋt ：トルク定数、 ＴM ：モータの機械的時定
数、ＴE ：モータの電気的時定数、 Ｌ：リード
の減衰係数、Ｊ1 ：モータ側カップリングイナーシャ、
ＫM ：位置ループゲイン ＫA ：速度ループゲイン、ＫF ：速度フィードフォワー
ドゲイン ＫV ：速度フィードバックゲイン、 ＫM ：モータゲイ
ン、Ｋt ：トルク定数、 ＴM ：モータの機械的時定
数、ＴE ：モータの電気的時定数、 Ｌ：リード
【００２６】次に、ステップ１０６において、出力周波
数関数M(ω) は、高速フーリエ逆変換により図４（ｆ）
に示すような出力時間関数S(t)が演算される。この出力
時間関数S(t)は、ＲＡＭ３２の出力時間関数領域３２６
に記憶される。
数関数M(ω) は、高速フーリエ逆変換により図４（ｆ）
に示すような出力時間関数S(t)が演算される。この出力
時間関数S(t)は、ＲＡＭ３２の出力時間関数領域３２６
に記憶される。
【００２７】次に、ステップ１０８において、出力時間
関数S(t)の入力時間関数X(t)に対する遅延時間αが演算
される。図６に示すように、入力時間関数X(t)が最大値
をとる時の時刻ｔI が求められ、出力時間関数S(t)が最
大値をとる時の時刻ｔM が求められる。そして、遅延時
間αが、ｔM - ｔI で演算され、その遅延時間αは遅延
時間領域３２８に記憶される。
関数S(t)の入力時間関数X(t)に対する遅延時間αが演算
される。図６に示すように、入力時間関数X(t)が最大値
をとる時の時刻ｔI が求められ、出力時間関数S(t)が最
大値をとる時の時刻ｔM が求められる。そして、遅延時
間αが、ｔM - ｔI で演算され、その遅延時間αは遅延
時間領域３２８に記憶される。
【００２８】次に、ステップ１１０において、誤差関数
E(t)が演算される。図７に示すように、出力時間関数S
(t)の入力時間関数X(t)に対する誤差は、部分拡大Ａで
示すように遅延時間αと位置誤差を表した誤差関数E(t)
とに分けることができる。従って、出力時間関数S(t)を
遅延時間αだけ進めた関数S(t ＋α )を求めて、入力時
間関数X(t)に対して遅延時間誤差を補償した後、誤差関
数E(t)が演算される。この誤差関数E(t)は誤差関数領域
３２９に記憶される。
E(t)が演算される。図７に示すように、出力時間関数S
(t)の入力時間関数X(t)に対する誤差は、部分拡大Ａで
示すように遅延時間αと位置誤差を表した誤差関数E(t)
とに分けることができる。従って、出力時間関数S(t)を
遅延時間αだけ進めた関数S(t ＋α )を求めて、入力時
間関数X(t)に対して遅延時間誤差を補償した後、誤差関
数E(t)が演算される。この誤差関数E(t)は誤差関数領域
３２９に記憶される。
【００２９】即ち、誤差関数E(t)は次式で演算される。
【数３】E(t)＝S(t ＋α )−X(t) この誤差関数E(t)は、図８に示すような特性である。
【００３０】次に、ステップ１１２へ移行して、入力時
間関数X(t)に対して遅延時間αの補正と位置誤差の補正
が行われる。即ち、補正時間関数Xe(t) は次式で演算さ
れる。
間関数X(t)に対して遅延時間αの補正と位置誤差の補正
が行われる。即ち、補正時間関数Xe(t) は次式で演算さ
れる。
【数４】Xe(t) ＝X(t ＋α )−E(t)
【００３１】この補正時間関数Xe(t) は、図４（ｈ）に
示すような特性であり、補正時間関数領域３３０に記憶
される。補正時間関数Xe(t) は入力時間関数X(t)を遅延
時間αだけ進めて、さらに、各時刻における位置誤差E
(t)を減少させた関数である。従って、この補正時間関
数Xe(t) で工作物を加工すれば、制御系の伝達関数によ
り、実際の砥石車Ｇの軌跡は、時間αだけ遅延し、各時
刻の位置誤差E(t)だけ増加される結果、入力時間関数X
(t)で与えられることになる。
示すような特性であり、補正時間関数領域３３０に記憶
される。補正時間関数Xe(t) は入力時間関数X(t)を遅延
時間αだけ進めて、さらに、各時刻における位置誤差E
(t)を減少させた関数である。従って、この補正時間関
数Xe(t) で工作物を加工すれば、制御系の伝達関数によ
り、実際の砥石車Ｇの軌跡は、時間αだけ遅延し、各時
刻の位置誤差E(t)だけ増加される結果、入力時間関数X
(t)で与えられることになる。
【００３２】次に、ステップ１１４において、補正時間
関数Xe(t) が平滑化され、ステップ１１６において、平
滑化された補正時間関数Xe(t) 及び主軸時間関数C(t)
は、定周期でサンプリングされ、パルス数で表した工具
送り軸及び主軸の移動量に変換された後、パルス分配さ
れる。
関数Xe(t) が平滑化され、ステップ１１６において、平
滑化された補正時間関数Xe(t) 及び主軸時間関数C(t)
は、定周期でサンプリングされ、パルス数で表した工具
送り軸及び主軸の移動量に変換された後、パルス分配さ
れる。
【００３３】このように、制御系による遅れ誤差を理論
演算により予め除去できるので、試し加工することな
く、最初の加工から精度良く加工することができる。
尚、上記において、時間関数や周波数関数は、時間的
に、周波数的に離散的なデータ列で与えられたものであ
る。又、遅延時間αは、主軸回転角対する相対的な値で
あるので、入力時間関数X(t)を遅延時間αだけ進める補
正を行う代わりに、主軸時間関数C(t)を遅延時間αだけ
遅らせても良い。又、フィードバックループをディジタ
ル値で処理したディジタルサーボ制御装置を用いても良
い。
演算により予め除去できるので、試し加工することな
く、最初の加工から精度良く加工することができる。
尚、上記において、時間関数や周波数関数は、時間的
に、周波数的に離散的なデータ列で与えられたものであ
る。又、遅延時間αは、主軸回転角対する相対的な値で
あるので、入力時間関数X(t)を遅延時間αだけ進める補
正を行う代わりに、主軸時間関数C(t)を遅延時間αだけ
遅らせても良い。又、フィードバックループをディジタ
ル値で処理したディジタルサーボ制御装置を用いても良
い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例にかかる数値制御装置により制
御される数値制御研削盤の構成図。
御される数値制御研削盤の構成図。
【図２】数値制御装置の電気的構成を示したブロックダ
イヤグラム。
イヤグラム。
【図３】数値制御装置のＣＰＵの処理手順を示したフロ
ーチャート。
ーチャート。
【図４】数値制御装置の処理手順を模式的に示した説明
図。
図。
【図５】制御系の伝達関数を示したブロック図。
【図６】遅延時間の演算方法を示した説明図。
【図７】誤差関数を演算する方法を示した説明図。
【図８】誤差関数の特性を示した特性図。
【図９】本発明の構成を示すブロック図。
１０…ベッド １１…テーブル １３…主軸 １４、２３…サーボモータ（軸制御手段） １５…心押台 ２０…工具台 ３０…数値制御装置 ３１…ＣＰＵ（時間関数演算手段、フーリエ変換手段、
積算手段、フーリエ逆変換手段、誤差演算手段、補正時
間関数演算手段、軸制御手段） Ｇ…砥石車 Ｗ…工作物 ステップ１００…時間関数演算手段 ステップ１０２…フーリエ変換手段 ステップ１０４…積算手段 ステップ１０６…フーリエ逆変換手段 ステップ１０８、１１０…誤差演算手段 ステップ１１２…補正時間関数演算手段 ステップ１１６…軸制御手段
積算手段、フーリエ逆変換手段、誤差演算手段、補正時
間関数演算手段、軸制御手段） Ｇ…砥石車 Ｗ…工作物 ステップ１００…時間関数演算手段 ステップ１０２…フーリエ変換手段 ステップ１０４…積算手段 ステップ１０６…フーリエ逆変換手段 ステップ１０８、１１０…誤差演算手段 ステップ１１２…補正時間関数演算手段 ステップ１１６…軸制御手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−53662（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−178703（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−201057（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−77637（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G05B 19/18 - 19/46 B23Q 15/00 - 15/28 B24B 41/00 - 51/00
Claims (1)
- 【請求項１】 主軸座標と工具送り軸座標との関係を規
定したプロフィルデータに基づき非真円形工作物の加工
を制御する数値制御装置において、 前記プロフィルデータから工具送り軸座標の時間に関す
る関数である入力時間関数と主軸座標の時間に関する関
数である主軸時間関数とを演算する時間関数演算手段
と、 前記入力時間関数に基づいて工具を移動させる制御系の
伝達関数を記憶する伝達関数記憶手段と、 前記入力時間関数をフーリエ変換して入力周波数関数を
求めるフーリエ変換手段と、 前記入力周波数関数に前記伝達関数を積算して出力周波
数関数を演算する積算手段と、 前記出力周波数関数をフーリエ逆変換して、出力時間関
数を求めるフーリエ逆変換手段と、 前記出力時間関数と前記入力時間関数とを比較して誤差
を演算する誤差演算手段と、 前記誤差に基づいて、前記入力時間関数を補正して補正
時間関数を演算する補正時間関数演算手段と、 前記補正時間関数と前記主軸時間関数とに基づいて、前
記工具送り軸と前記主軸とを制御する軸制御手段とを有
する非真円形工作物加工用数値制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04280978A JP3120597B2 (ja) | 1992-09-26 | 1992-09-26 | 非真円形工作物加工用数値制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04280978A JP3120597B2 (ja) | 1992-09-26 | 1992-09-26 | 非真円形工作物加工用数値制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06110514A JPH06110514A (ja) | 1994-04-22 |
| JP3120597B2 true JP3120597B2 (ja) | 2000-12-25 |
Family
ID=17632554
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04280978A Expired - Fee Related JP3120597B2 (ja) | 1992-09-26 | 1992-09-26 | 非真円形工作物加工用数値制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3120597B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10139803B2 (en) | 2014-04-16 | 2018-11-27 | Mitsubishi Electric Corporation | Instruction value generation device |
-
1992
- 1992-09-26 JP JP04280978A patent/JP3120597B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06110514A (ja) | 1994-04-22 |
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