JPH01118910A

JPH01118910A - 非真円ｎｃ加工装置

Info

Publication number: JPH01118910A
Application number: JP27656287A
Authority: JP
Inventors: Genzo Kosaka; 高坂　源造; Shinji Matsunaga; 松永　信治; Akito Fukumasa; 福政　昭人
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1987-10-31
Filing date: 1987-10-31
Publication date: 1989-05-11

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】（産業上の利用分野）本発明は、回転する加工具に対して非真円形状の加工物
を回転させながらその周面を加工する非真円数値制御（
ＮＧ）加工装置に関する。

（従来技術）ベーン式オイルポンプのロータハウジング等の非真円形
状加工には、砥石等の加工具を所定位置で回転させなが
ら、この加工具に対して加工物を回転移動させてその周
面を加工する方法がある。

非真円ＮＣ加工装置がこの方法に用いられる。

この装置は、加工物の理想形状をなす一連の点群の非真
円形状データを備え、このデータと現在位置等の計測デ
ータから追従誤差を求め、加工物の移動量を演算し、そ
の演算に基づき加工物を移動させ、実加工形状の誤差を
補正して加工を行う。

従来の非真円ＮＣ加工装置の数値制御を、第１′１図に
示す２軸補間パルス発生器を用いる場合を例にして説明
する。データメモリ６１には、予め、理想的扉真円形状
の一連の各点の座標（Ｘ軸方向の値（Ｘ）とＹ軸方向の
値（Ｙ））および各点への移動に割り当てられる時間（
Ｆ）とが記憶されている。

加工に際しては、補間パルス用の関数発生器６２が座標
データ（Ｘ、Ｙ）を読取り、フィードパルス発生器６３
は分配パルス１ｉ（Ｆ）を読取る。関数発生器６２は、
前回の点と今回の点との補間演算を行い、最適な補間軌
跡に近い径路（円弧、スプライン補間など）を発生する
Ｘ補間出力パルス（Ｘｐ）とＹ補間出力パルス（Ｙｐ）
’とをフィードパルス発生器６３の発生するフィードパ
ルスに同期して発生する。たとえば、第１２図に示すよ
うに、原点から点（７，５）に移動する場合、破線で示
す最適径路に近いように、矢印で示すように径路が定め
られる。すなわち、第１１図に示すように、フィードバ
ックに同期してＸ補間出力パルス（Ｘｐ）とＹ補間出力
パルス（Ｙｐ）とが発生される。

Ｘ補間出力パルス（Ｘｐ）は、偏差カウンタ６４の十入
力端子に人力される。一方、Ｘ軸サーボモータ６５には
、位置検出器としてのパルスコーダ６６が設けであり、
検出された位置に対するフィードバックパルスＸｐが偏
差カウンタ６４の一入力端子に入力される。偏差カウン
タ６４は、補間出力パルス（Ｘｐ）を加算し、フィード
バックパルス（ｘｐ）を減算し、理想形状からの偏差を
Ｄ／Ａ変換器６７に出力する。サーボアンプ６８は、Ｄ
／Ａ変換器６７によりアナログ値に変換された偏差電圧
に対応して、Ｘ軸サーボモータ６５を駆動し、加工物を
Ｘ軸方向に移動させる。　　　　　′Ｙ軸方向についそ
も、偏差カウンタ６４°、サーボモータ６５°、パルス
コーダ６６’、Ｄ／Ａ変換器６７°及びサーボアンプ６
８°が設けてあり、補間出力パルス出力（Ｙ）を基に同
様にＹ軸サーボモータ６５°を駆動し、加工物をＹ軸方
向に移動する。

なお、メインコントローラ（シーケンサ）６９は、数値
制御系全体を制御する。

上に説明した数値制御系では、動作速度は関数発生器６
２の演算速度により制限される。また、゛関数発生器６
２は高価である。さらに、関数パルス発生器６２が補間
出力パルスｘｐを出力してからサーボアンプ６８に駆動
出力を与えるまでに、ロジック回路の動作による遅れが
生じる。

この種の数値制御系においては、高速で動作するほど応
答性が向上し、形状精度が向上し、非真円形状加工の生
産性が向上する。したがって、非真円ＮＣ加工装置の高
速での応答性をさらに向上させることが望ましい。

（発明の目的）本発明の目的は、応答性にすぐれた非真円ＮＣ加工装置
を提供することである。

（発明の構成）本発明に係る非真円ＮＣ加工装置は、一連の点群で表わ
されかつ所定時間当りの指令位置データを有する非真円
形状データと、その非真円形状データによりワーク台を
移動させる駆動手段と、パその駆動手段で移動されたワ
ーク台の実際の移動距離を検出する位置検出手段とを有
する非真円ＮＣ加工装置において、上記非真円形状デー
タから指令位置データを受けとると上記ワーク台の指令
速度データに変換し時間遅れなく出力する指令速度出力
手段と、上記指令位置データに対して、上記位置検出手
段で検出されたワーク台の実際の位置データとの偏差デ
ータを算出する位置偏差演算手段とを備えるとともに、
上記指令速度出力手段で出力された指令速度データと上
記位置偏差演算手段で算出された偏差データとの和また
は積を演算し駆動手段へ補正指令速度データとして出力
する補正演算手段をフィードフォワード手段として備え
ることを特徴とする。

（発明の効果）指令速度出力手段により出力された指令速度データが時
間遅れなく直ちに指令速度データの補正に用いられるの
で、従来のように関数発生器などによる動作速度の制限
もしくは遅延がなくなり、非真円加工を高速で実行でき
、生産性が向上する。

（実施例）以下、添付の図面を参照して本発明の実施例を説明する
。

第２図は、本発明に係る実施例の数値制御装置を組込ん
だ非真円加工用ＮＯ研削盤の主要部を示す。加工物を取
り付は移動する同時３軸制御機構１０が基台ｌ上に設け
られる。この同時３軸制御機構１０は、基台１上をＸ軸
方向に往復動可能に設けられたＸ軸テーブル２と、該Ｘ
軸テーブル２の上面に設けられ、同一平面内でＸ軸方向
と直交するＹ軸方向に往復動するＹ軸テーブル３と、該
Ｙ軸テーブル３の上面に設けられ、Ｙ軸テーブル３の中
央を回転中心として低速回転する回転テーブル４と、上
記Ｘ軸テーブル２をＸ軸に沿って移動さ仕るＸ軸駆動機
構（Ｘ軸サーボモータ５を含む）と、上記Ｙ軸テーブル
３をＹ軸に沿って移動させるＹ軸駆動機構（Ｙ軸サーボ
モータ６を含む）と、上記一回転テーブル４を回転させ
る回転駆動機構（Ｃ軸サーボモータ７を含む）とを備え
てなる。

なお、Ｙ軸テーブル３には、ドレッサ８が取り付けられ
る。

一方、コラム１１の前面には、Ｘ軸とＹ軸に直交するＺ
軸方向に往復動可能に設けられたＺ軸テーブル１２と、
このＺ軸テーブル１２の上面に設けられ、同一平面内で
Ｘ軸方向に平行なＵ軸方向に往復動可能なＵ軸テーブル
１３と、Ｕ軸テーブル１３の上面に設けられたホイール
へラドモータ１４と、このモータ１４にＺ軸を回転軸と
して取り付けられた砥石１５と、上記Ｚ軸テーブル１２
をＺ軸に沿って移動させるＸ軸駆動機構（Ｚ軸サーボモ
ータ１６を含む）と、上記Ｕ軸テーブル１３をＵ軸に沿
って移動させるＵ軸駆動機構（Ｃ軸サーボモータ１７を
含む）とが備えられる。

ワーク（加工物）は、例えば内周面形状が楕円形を呈し
たベーン式オイルポンプのロータハウジングである。第
３図に示すように、ワーク９は、回転テーブル３の中央
に取り付けられ、定位置に固定されて高速回転する加工
具としての砥石１５に対してそれ自体が回転移動するこ
とによりその内周面が研削加工されるものである。Ｘ軸
テーブル２、Ｙ軸テーブル３、回転テーブル４の作動に
より上記ワーク９の位置を制御する。

以上に説明した非真円加工用ｒＬＣ研削盤２０の同時３
軸制御機構ＩＯには、第４図に示すようにマイクロコン
ピュータから構成されるＮＣ制御装置３０が接続されて
いる。この制御装置３０は、角度θと径Ｒで示された非
真円形状フオームデータ３４からのテーブルに基づき、
Ｘ軸方向移動量、ＹＩｌ１１方向移動量、Ｃ軸回転角度
からなる非真円形状ＮＧ制御データを演算する。本実施
例においては、本出願人が特開昭６２−３４７６５号公
報に開示したように、砥石１５のワーク９への接触点Ｐ
における加工作用方向が特定の一方向になるように、か
つワーク９の内周面の上記接触点Ｐにおける通過速度ｖ
Ｇが一定になるように、ワークの回転速度と回転フオー
ムを制御し、高精度に加工を行なう。このため、ＮＣデ
ータ作成装置３１は、この条件を満足するようなＸ軸方
向移動量、Ｙ軸移動ｆｆｉ、Ｃ軸回転角度１通過速度を
一定にする分配パルスｔｙ（または分配時間Ｔ）を演算
する。ＮＯ制御ユニット３２は、この演算された３軸形
状データに基づき、同時３軸制御機構ＩＯに制御パルス
を出し、ワーク９の内周面の研削加工を行う。

加工済みワーク９′の形状は、非真円形状測定器３６に
より測定され、その測定値は、上記ＮＣデータ作成装置
３１に修正用データとしてフィードバックされる。

第１図は、ＮＧ制御ユニット３２の一例のブロック図で
ある。（簡単のためＹ軸制御部分の図示と説明を省略す
る。）ＮＣデータ作成装置３１により得られた制御デー
タ（Ｘ軸移動ｆｆｔ（Ｘ）、Ｙ軸移動ｆｆ１（Ｙ）、分
配パルスｆｆ１（Ｆ　））は、データメモリ４１に記憶
されている。メインコントローラ４２は、動作のタイミ
ングを制御する。ある点でのデータ（Ｘ、Ｙ、Ｆ）が読
み出されると、Ｘレジスタ４３は、Ｘ軸移動ｆｆ１（Ｘ
）を記憶する。フィードパルス発生器４６は、分配パル
スｆｆ１（Ｆ　）に対応する数のフィードパルスＦｐを
発生し、Ｘレジスタ４３に送る。Ｘレジスタ４３は、Ｘ
軸移動ｆｆ１（Ｘ）に対応する数のＸ軸移動パルスＸｐ
を、フィードパルスＦｐに同期して偏差カウンタ４７の
十入力端子に送る。偏差カウンタ４７の一入力端子には
、Ｘ袖サーボモータ５の位置検出器（バルスコーダ）５
４からの位置検出出力が位置フィードバックパルスｘｐ
として入力される。偏差カウンタ４７は、レジスタ４３
から送られる加工すべき位置データと実際の位置データ
との偏差を計数する。そして、この偏差は、Ｄ／Ａ変換
器４８によりアナログ電圧に変換された後、演算器（加
算器または乗算器）４９に出力される。一方、フィード
パルス発生器４６は、分配パルスｆｆ１Ｆの値だけ連続
してフィードパルスＦｐを発生する。フィードパルスＦ
ｐは、周波数電圧変換器４４により速度指令電圧ＶＰに
変換され、時間遅れなくフィードフォワード信号として
演算器４９に送られる。演算器４９は、偏差電圧と速度
指令電圧ｖＦとの加算または乗算を行い、減算器５１の
十入力端子に得られた電圧を送る。

減算器５１の一入力端子には、Ｘ軸サーボモータ５に取
り付けられた速度検出器５５の出力が速度フィードバッ
ク電圧として入力される。こうして、検出出力によりフ
ィードバック補正された電圧に対応してＸ軸サーボアン
プ５が作動され、サーボアンプ５が駆動される。

本実施例は、関数発生器６２を使用せずに高速駆動の可
能な簡略型パルス分配方式の一例である。

第１１図の従来例と異なり、関数発生器６２の代りに、
レジスタ４３等を備え、各レジスタ４３は、データメモ
リ４１から受は取った移動量（Ｘ、Ｙ）に対応して、第
５図に示すように、連続的なパルスＸｐをフィードパル
スＦｐに同期して偏差カウンタ４７に送る。一方、従来
の関数発生器６２の発生する補間パルスは必ずしも連続
的ではない。従って、連続的なパルスの発生により第１
１図の例に比べて高速駆動ができる。なお、第６図に示
すように、補間された軌跡は、理想的な補間（破線）と
比べて大きくずれることもありうる。しかし、−般のＮ
Ｃ加工装置と異なり、非真円ＮＣ加工装置ではデータを
細分化（たとえば、０．１’きざみの回転移動角度）し
ているので、実際上のずれ量は非常に小さい。したがっ
て、簡略型パルス分配方式は、非真円ＮＣ加工装置の高
速化に適している。

さらに、速度指令電圧ｖＦを直ちに演算器４９にフィー
ドフォワードすること書こより、ロジック回路系での時
間遅れの影響を小さくできる。

第７図は、演算器４９が加算器である場合のタイミング
チャートの一例を示す。いまＸ＝７、Ｆ−７であるとす
る。第７図において、ＶｘはＸ軸移動パルス（Ｘｐ）の
みが入力された場合の仮想的なり／Ａ変換器４８の出力
電圧であり、ＶＸは、フィードバックパルス（砥石１５
がサーボアンプの駆動量に対応して研削したとする。）
のみが入力された場合の仮想的なり／Ａ変換器４８の出
力電圧である。フィードバックパルスＸｐは、偏差カウ
ンタ４７を通った分（すなわちｌパルス）のみ遅延して
いる。しカル、指令速度電圧ｖＦは時間遅れなく出力さ
れるので、サーボモータ５は、時間遅れなく同時３軸駆
動機構ｌＯを作動する。したがって、演算器４９の出力
電圧Ｖ　ｃ（＝　Ｖ　ｘ　−ｖｘ＋　Ｖ　Ｐ、）は応答
が早く、サーボモータ５は、時間遅れなくＸ軸テーブル
２を高速駆動できる。

第８図は、第７図の例で演算器４９が乗算器である場合
のタイミングチャートを示す。演算器４９の出力電圧Ｖ
ｃ（＝（Ｖｘ−ｖｘ）＊Ｖ　　）は、電圧ｖＦに依存し
て増減する。破線は、２倍の場合を示す。

加算の場合と同様に応答が早い。

Ｙ軸方向の制御も同様に行なわれる。

なお、速度フィードバックは不必要な場合には省いても
よい。

第９図は、変形実施例を示す。第１図との相違点は、周
波数電圧変換器４４の代わりに、ディジタル−アナログ
変換器４５を用い、データメモリ４１からのフィードｆ
ｆ１Ｆを直接速度指令電圧ｖＦに変換し、演算器４９に
フィードフォワード信号として送ることである。

第１θ図は、他の変形例を示す。第１図の例との相違点
について説明する。データメモリ４１’は、ＮＣデータ
作製装置３１により得られた制御データ（Ｘ軸移動ｆｉ
（Ｘ　）、Ｙ軸移動量（Ｙ）、分配時間（Ｔ））を記憶
している。ある点でのデータ（ｘ。

Ｙ　、Ｔ）が読み出されると、Ｘメモリ５７とＴメモリ
５８とは、それぞれ、Ｘ軸移動量（Ｘ）と１分配時間（
Ｔ）を記憶する。メモリ５７．５８に記憶されたＸ軸移
動量（Ｘ）と分配時間（Ｔ）とは、除算器５９により除
算され、速度指令電圧■Ｆ（＝Ｘ／Ｔ）にに変換されて
、フィードフォワード信号として演算器４９に送られる
。除算による時間遅れは生じない。

以上では、ワークの内周面を研削する場合を説明したが
、外周面を研削する場合も同様に制御できる。さらに研
削以外のＮＣ加工にも適用できることはいうまでもない
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例に係るＮＣ制御装置のブロッ
ク図である。第２図は、非真円ＮＣ加工装置の斜視図である。第３図は、同時３軸制御機構を示す斜視図である。第４図は、非真円加工のＮＣ制御システムの全体を示す
ブロック図である。第５図は、第１図に示した装置における信号出力の一例
のタイミングチャートである。第６図は、第１図の場合の軌跡の図である。第７図は、加算器を用いた場合のＮＣ制御の一例のタイ
ミングチャートである。第８図は、乗算器を用いた場合のＮＣ制御の一例のタイ
ミングチャートである。第９図と第１０図は、それぞれ、本発明の変形実施例に
係るＮＣ制御装置のブロック図である。第１１図は、従来の非真円ＮＣ加工装置の一例のブロッ
ク図である。第１２図は、第１！図に示したＮＣ加工装置の軌跡の一
例の図である。第１３図は、第１２図の場合のタイミングチャートであ
る。２・・・Ｘ軸テーブル、３・・・Ｙ軸テーブル、４・・
・回転テーブル、５，６．７・・・サーボモータ、９・
・・ワーク、１５・・・砥石、１６．１７・・・サーボモータ、３０・・・制御装置、
３４・・・フオームデータ箋４４．４５．５７〜５９・・・指令速度出力手段、４７
・・・偏差カウンタ、　４９・・・演算器、５４・・・
位置検出器。第７図　　　　　　　第Ｘ軸ハ′ルスＸフィードパ゛シクノぐルスχ ｖｘ−υ１８図　、軸２で、げ、

Claims

【特許請求の範囲】

（１）一連の点群で表わされかつ所定時間当りの指令位
置データを有する非真円形状データと、その非真円形状
データによりワーク台を移動させる駆動手段と、その駆
動手段で移動されたワーク台の実際の移動距離を検出す
る位置検出手段とを有する非真円ＮＣ加工装置において
、上記非真円形状データから指令位置データを受けとると
上記ワーク台の指令速度データに変換し時間遅れなく出
力する指令速度出力手段と、上記指令位置データに対し
て、上記位置検出手段で検出されたワーク台の実際の位
置データとの偏差データを算出する位置偏差演算手段と
を備えるとともに、上記指令速度出力手段で出力された指令速度データと上
記位置偏差演算手段で算出された偏差データとの和また
は積を演算し駆動手段へ補正指令速度データとして出力
する補正演算手段をフィードフォワード手段として備え
ることを特徴とする非真円ＮＣ加工装置。