JPH01271152A - ならい制御方式 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はならい制御装置の調整設定に関し、特にならい
制御装置の定数を自動的に設定する手段を有するならい
制御方式に関する。

〔従来の技術〕

ならい制御装置とならい機械との結合によりならい加工
機が構成されている。一般にならい制御装置は多数のな
らい機械に結合できるように、多数の定数（パラメータ
）を有し、機械に応じてこれらの定数を設定するように
構成されている。

従来、ならい演算に関する定数の設定は初期値を設定し
たのち、運転してならい状態をオシロスコープなどの測
定器を使用して確認し、問題があれば設定値を変更しな
がら、最適値を試行錯誤で求めて設定していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

ならい制御は制御ループに機械系を含むために機械の特
性がならいの性能に大きく影響する。機械の特性に対応
するため、ならい制御装置側では種々の定数を選択設定
できるようにしているが、ならい装置と機械とを結合す
るとき、機械系の特性はほとんど分かっていないのが現
実である。

このため、選択設定できる定数の決定は、調整者の経験
と勘で試行錯誤の手段で行われており、決定に時間がか
かったり、最適値にならなかったりする。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、な
らい制御装置の定数を自動的に設定する手段を有するな
らい制御方式を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段］ 本発明では上記課題を解決するために、トレーサヘッド
で検出したスタイラスの変位量信号に基づき、ならい演
算を行い、各軸の送り速度を制御するならい制御方式に
おいて、機械位置検出器から機械位置を読み取る手段と
、所定の形状のモデルをならうためのならい動作手段と
、 ならい中の検出変位量、および機械位置を読み取り、な
らい状態を判定する判定手段と、該判定結果から、なら
いの特性を決定する定数を自動変更する定数変更手段と
、 を有することを特徴とするならい制御方式が、提供され
る。

〔作用〕

既知の形状を有する所定のモデルを用意し、このモデル
をならい動作手段のプログラムでならう。

判定手段はならい中の検出変位量等からならいの状態を
判断し、定数を自動的に変更していく。

これによって、自動的にならいの定数が求められる。

〔実施例〕 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例であるならい制御装置のハー
ドウェアのブロック図である。

図において、１はトレーサヘッドであり、スタイラスか
らの変位量ε８、１、ε２が検出されε る。２はマルチプレクサであり、変位量を選択してＡＤ
変換器３に入力する。ＡＤ変換３はは変位量をディジタ
ル値に変換し、バス２０に出力する。

４はならい制御装置全体を制御するプロセッサである。

５はメモリであり、後述の既知のモデルをならうための
指令プログラム、各種の定数（パラメータ）等を格納す
る。

６は入出力であり、操作盤７からの入力信号を受けてバ
ス２０に送り、バス２０からの出力信号を強電盤８へ出
力する。

９はキーボードであり、各種のデータを入力し、ならい
制御装置を操作する。１０は表示データを記憶するメモ
リ、１１ば表示テ′−夕をビデオ信号に変換するビデオ
信号発生器、１２は表示装置（ＣＲＴ）である。

１３　ａ、　　１３　ｂ、１３ｃはＤＡ変換器であり、
バス２０からのディジタルの速度信号をアナログ値に変
換する６　１４ａ、１４ｂ、１４ｃはサーボアンプであ
り、速度指令を増幅し、それぞれサーボモーター５ａ、
１５ｂ、１５Ｃを駆動する。

１６ａ、１６ｂ、１６ｅは位置検出器であり、バルスコ
ーダが使用されている。この位置信号はそれぞれ、レジ
スター７ａ、１７ｂ、１７ｃに送られ、バス２０に入力
され、プロセッサ４によって読み取られる。

第２図は本発明の一実施例であるならい制御装置の機能
ブロック図である。図において、２１は変位合成手段で
あり、変位量εＸ％　　Ｙ％　ε２をε 合成して合成変位量εを求める。２２は演算器であり、
標準変位量ε。と合成変位量εの差を求める。２３は補
正速度演算器であり、上記差分からモデル表面に垂直な
補正速度成分ＶＮを演算する。

２４は送り速度演算器であり、上記差分からモデル表面
に水平な送り速度成分ＶＴを演算する。２５は乗算器で
あり、指令速度ＶＴＣと減速比の積を求める。

２６は角度割り出し手段であり、変位量εに、ε７、ε
２からならい角度を求めるや角度割り出し手段２６には
後述する割り出し補正値Δθが与えられる。２７はモデ
ルの急変部を検出する急変部検出手段であり、変位量ε
８、εＶ、εＺからモデルの急変部を検出して、これを
減速手段２８に出力する。減速手段２８はこれによって
与えられた減速比Ｎｖの指令を乗算器２５に出力し、乗
算器は指令速度ＶＴＣにこの減速比Ｎｖを乗じて、送り
速度ＶＴを減速させる。

２９は分配手段であり、補正速度ＶＮと送り速度２４か
らの出力を、角度割り出し手段２６からの出力に従って
各軸に出力する。３０はフィルタであり、後述するよう
に所定以上の周波数をカットする。３１はゲートであり
、各軸へのならい速度指令Ｖｘ、ｖｙ、Ｖｚが出力され
る。

３２は機械座標カウンタであり、機械位置ＰＸ、ＰＹ、
ＰＺをカウントし、機械位置Ｘ、Ｙ、Ｚを出力する。

第３図に既知の形状のモデルのモデル形状の断面図を示
す。図において、横軸はＸ軸であり、縦軸はＺ軸である
。この例ではＹ軸方向の傾斜は示されていないが、Ｘ軸
と同様に処理できるので、その説明は省略する。

傾斜角度θは固定値（例えば４５°）であり、基準点Ｂ
Ｐからの形状を示す寸法Ｌ１〜Ｌ５はすべて既知の値で
あり、第１図のメモリ５に記憶されている。位置検出器
１６ａ等からの信号を積算することによって、モデル形
状とならい軌跡との誤差を演算することができる。その
誤差から必要な定数を決定して、自動的に設定する。

以下に各定数の設定の詳細について、各定数ごとに説明
する。

〔検出器の極性チェック動作〕

第４図に検出器の極性をチェックするためのモデルのな
らい動作を示す。一般にこれらの極性は各機械毎に異な
り、ならい制御装置に設定する必要がある。

第５図にこの動作のフローチャート図を示す。

図において、Ｓに続く数値はステップ番号を示す。

〔Ｓ１〕スタイラスを基準点ＢＰに位置決めして、プロ
グラムを実行し、位置Ａにスタイラス３６を位置決めす
る。

（Ｓ２）＝Ｘ方向に位置決めして、スタイラス３６をモ
デル垂直面に接触させて、Ｘ軸の変位量を読み取り、変
位の極性を判定する。

（Ｓ３）Ｙ軸方向（図示されていない）に同様な処理を
行う。

〔Ｓ４〕位置Ｂにスタイラスを位置決めする。

（Ｓ５）−Ｚ方向に位置決めして、モデル水平面に接触
させて、Ｚ軸の変位量を読み取り、極性を判別する。

〔ならいループゲインを求める動作〕

ならいループゲインは大きいと発振等の不具合が生じ、
小さいと応答が遅くなり、加工精度が低下する。従って
、機械に応じたならいループゲインを設定する必要があ
る。

第６図はループゲインの自動設定の動作を示す図である
。

また、第７図はオーバシュート量を測定した例を示す。

すなわち、第６図のように、スタイラス３６を位置Ａか
らモデル３５に接触させ、第７図に示すオーバシュート
量ΔＳを求め、この値が所定値になるように、ループゲ
インを上げていく。

第８図にループゲインを求めるためのフローチャート図
を示す。図において、Ｓに続く数値はステップ番号を示
す。

（Ｓｉｔ）基準点から位置Ａに位置決めする。

（Ｓ１２）位置Ａで、割り出し方向を−Ｘ、送り速度を
零に自動設定して、ならい状態にする。

（３１３）スタイラス３６はモデル３５に接触して、一
定変位量になるまで移動する。

（Ｓ１４）このときの変位量を時間の関数として読み取
る。

（Ｓ１５）オーバシュート量ΔＳを求めて、所定値以下
か調べ、以下ならば３１６へいく。

（Ｓ１６）ループゲインを一定値上げて、位置Ａまで位
置決めして、Ｓ１２から繰り返し、オーバシュートΔＳ
が所定量になるまで、同じ動作を繰り返す。

〔ベクトルの補正量を求める動作〕

次にベクトルの補正量を求める動作について述べる。第
９図はベクトルの補正量を求める動作を示す。

また、第１０図にベクトルの補正量を求めるためのフロ
ーチャート図を示す。図において、Ｓに続く数値はステ
ップ番号を示す。

（Ｓ２１）基準点ＢＰからならいを実行する。

（Ｓ２２）斜面をならっているときの割り出し角度デー
タを演算する。

α＝ｔａｎ−’（ｌεｘ　１／１ε２１）（Ｓ２３）角
度誤差Δθを求める。角度誤差Δθは下記の式で求めら
れる。

Δθ；α−θ ここで、θはモデル３５の角度である。この角度誤差Δ
θは、ならい中の割り出し角度演算の結果に対して補正
される。

同様なならい動作を実行し、検出変位をモニタして、得
られた周波数を周波数分析して、変動成分周波数を求め
、第２図に示すフィルタ３０のハイカット周波数を決定
することができる。

第１１図にこのハイカット周波数を求めるための原理図
を示す。図において、４１は周波数分析手段であり、信
号をの周波数を分析する。４２は共振周波数判定手段で
あり、機械の共振周波数を判定する。４３はフィルタ定
数決定手段であり、カットすべき周波数を決定する。

一般にこの周波数は各軸によって異なる。従って、最も
低い軸の周波数を選択する。第２図ではフィルタは分配
手段２９とゲート３１の間に設けたが、角度割り出し手
段２６の前段等に設けることもできる。

〔急変部レベルを求める動作〕

次に急変部レベルを求める動作について述べる。

第１２図は急変部レベルを求める動作を示す図である。

図に示すように、スタイラス３６は点Ｃ１Ｄ、Ｅ、Ｆで
急変部レベル検出を行って、変動データを求め、他の象
、庇部以外の変動量の最大値にマージンを加味した値を
算出する。

第１３図に急変部レベルを求めるためのフローチャー１
・図を示す。図において、Ｓに続く数値はステップ番号
を示す。

［：５３１）モデル表面をならう。

（Ｓ３２）ならい中のベクトルの変動量を下記の弐で演
算する。

Δε×２εにれ　−εにｎ−１ ΔεＹ＝εＶｈ　　−εＹｎ−１ Δε２−εＺｎ　　−εＺｎ−１ 変ｖＪ量−Δε１＋ΔεＹ′＋Δε２′演算した変動量
を機械位置の関数として、データを記憶し、機械位置か
らモデル象、庇部を判定し、急変部以外の位置での変動
量の最大値にマージンを加味した値を算出する。

（Ｓ３３）算出した値を急変部の基準値に置き換える。

〔ならい中のくい込み是を求める動作〕次にならい中の
くい込み量を求める動作について述べる。第１４図はな
らい中のくい込み量を求める動作を示す図である。なら
い中のくい込み量は、減速開始距離と減速速度によって
決定される。

従って、ならい動作によって、減速開始距離と減速速度
を変化させて、くい込み量を求めて、減速開始距離ある
いは減速速度を決定する。

第１５図はくい込み量を求めるためのフローチャート図
である。図において、Ｓに続く数値はステップ番号を示
す。

［：５４１）モデル表面をならう。

（Ｓ４２）位ＷＡ、位ｉＢで発生ずるくい込みを機械位
置から算出する。

［Ｓ４３］＜い込み量が規定値以下か調べ、一定値以下
なら３４５へ、一定値以下でないならＳ４４へいく。

（Ｓ４４）減速速度を一定値下げ、Ｓ４１へ戻るる。

〔５４５）そのときの減速速度をコーナ減速速度とする
。

上記のフローチャート図では、減速速度のみ変化させる
ようにしたが、減速開始距離も同様に変化させて決定す
ることができる。

なお、減速速度は第１図の減速手段で示したように、減
速比Ｎｖを与えることにより行う。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明では、既知の形状を有する所
定のモデルを用意し、このモデルをならい動作手段のプ
ログラムでならい、各定数を自動的に決定するようにし
たので、各定数が節単に決定でき、熟練者の勘に頼る必
要がな（、最適な定数を決定できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるならい制御装置のハー
ドウェアのブロック図、 第２図は本発明の一実施例であるならい制御装置の機能
ブロック図、 第３図は既知の形状のモデルの例を示す図、第４図は検
出器の極性をチェックするためのモデルのならい動作を
示す図、 第５図は極性をチェックするための動作のフローチャー
ト図、 第６図はループゲインの自動設定の動作を示す図、 第７図はオーバシュート量を測定した例を示す図、 第８図はループゲインを求めるためのフローチャート・
図、 第９図はヘタ１ヘルの補正量を求める動作を示す図、 第１０図は、ベクトルの補正量を求めるためのフローチ
ャート図、 第１１図はハイカット周波数を求めるための原理図、 第１２図は急変部レベルを求める動作を示す図、第１３
図は急変部レベルを求めるためのフローチャート図、 第１４図はならい中のくい込み量を求める動作を示す図
、 第１５図はくい込み量を求めるためのフローチャート図
である。 １−・−・−・−・−・・トレーサヘッド４−〜−−−
−−−−−−−−−−プロセッサ５−・−−−−−・−
−−−−メモリ １３　ａ−１３ｃ　−−−−−・・・・・−−−−Ｄ　
Ａ変換器１４　ａ　〜１４　ｃ−−−−−−−−−−−
−−サーボアンプ１５ａ〜ｌ　５　ｃ−−−−−−−−
−−−−・〜・サーボモータ１６ａ〜１６ｃｍ・・・・
−−−−一−・−・位置検出器１７　ａ　〜１７　ｃ　
−−−−−−−−−−−−レジスタ２１−・−・−・・
−変位合成手段 ２３−・−一−−−−−−−−−・補正速度演算手段２
４−−−−−−−−−−−−−−−ならい速度演算手段
２６・・−−−−−−−−−・−角度割り出し手段２７
・−・−・−−−−−−−・・−急変部検出手段２Ｂ・
−−−−−・−−一−−−−−減速手段３５−・・−・
−・−・・・−モデル ３６−・−−−−−一−−−−−−・スタイラス４１・
−・−・−・−・・・−周波数分析手段４２−・・−−
−−−−一−−−−共振周波数判定手段４３・・・−・
−・−−−−−・フィルタ定数決定手段特許出願人　フ
ァナック株式会社 代理人　　　弁理士　　服部毅巖 第　３　回 第４図 巌５ＴｆＪ 耀７図 厳８　図 囁９図 第１０図 第１１図 購１２図 窮１３図 第１４図 第１５図

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）トレーサヘッドで検出したスタイラスの変位量信
   号に基づき、ならい演算を行い、各軸の送り速度を制御
   するならい制御方式において、機械位置検出器から機械
   位置を読み取る手段と、所定の形状のモデルをならうた
   めのならい動作手段と、 ならい中の検出変位量、および機械位置を読み取り、な
   らい状態を判定する判定手段と、該判定結果から、なら
   いの特性を決定する定数を自動変更する定数変更手段と
   、 を有することを特徴とするならい制御方式。
2. （２）前記モデルは水平面および垂直面を有し、前記な
   らい動作手段はスタイラスを前記モデルの表面に位置決
   めする指令を含み、前記判定手段は位置決め後トレーサ
   ヘッドからの検出変位量を読み取り、変位の極性をチェ
   ックする処理を含むことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載のならい制御方式。
3. （３）前記ならい動作手段は移動に係わる指令をならい
   状態にし、前記モデルの表面にアプローチする指令を含
   み、該指令の実行中に、検出変位の変化を読み取り、オ
   ーバシュート量を算出し、所定量のオーバシュードに収
   まるまで、ならいゲインを自動変更しながら動作を繰り
   返す処理を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載のならい制御方式。
4. （４）前記モデルは水平面、既知の角度の傾斜面、垂直
   面を有し、ならい動作手段は前記モデル上を繰り返しな
   らう指令を含み、該指令を実行中に検出変位から演算さ
   れた角度データと、あらかじめメモリに記憶されている
   モデル傾斜角度との差を求め、角度演算の補正データを
   求める処理を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載のならい制御方式。
5. （５）前記モデルは水平面、既知の角度の傾斜面、垂直
   面を有し、前記ならい動作手段は前記モデル上を繰り返
   しならう指令を含み、前期判定手段は該指令実行中に、
   検出変位をモニタし、得られたデータを周波数分析し、
   変動成分周波数を求め、ならい演算にあるハイカットフ
   ィルタの定数を変更する処理を含むことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載のならい制御方式。
6. （６）前記モデルは水平面、既知の角度の傾斜面、垂直
   面を有し、前記ならい動作手段は前記モデル上を繰り返
   しならう指令を含み、前期判定手段は該指令実行中に、
   ならい急変部検出演算結果をモニタし、くい込み側、お
   よび離れ側の検出レベルの最適値を求める処理を含むこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のならい制御
   方式。
7. （７）前記モデルは水平面、既知の角度の傾斜面、垂直
   面を有し、ならい動作手段は前記モデル上を繰り返しな
   らう指令を含み、前期判定手段は該指令実行中に、機械
   位置をモニタし、モデル急変部でのくい込み量を算出す
   る処理を含み、くい込み量から最適減速距離および減速
   速度を求める処理を含むことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載のならい制御方式。