JPH02224948A - 加工機の制御装置 - 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】 ［発明の目的］ 〈産業上の利用分野〉 本発明は、加工機の制御装置に関する。

〈従来の技術〉 従来の精密加工機械、例えばレーザ光用レンズ加工機の
制御装置においては、第５図に示すように数値制御装置
本体１、軸モータ制御装置２、サーボモータ３、パルス
発生器３２を用いて制御装置を構成していた。

この様な従来の装置の構成においては、モータの速度リ
ップル、ポールネジのピッチ誤差、エアカップリングの
動作等に影響され、精密に加工された加工物の形状が、
必すしも希望通りの形状に加工されるというものではな
く、いわゆる速度ムラマークが発生することがあった。

このことを例えば前述のレーザ光用レンズ加工の場合に
ついて述べると、加工形状が希望する形状にならないた
め、平行なレーザ光が一点に集光せず、集光効果が悪く
なるなどの問題があった。

〈発明か解決しようとする課題〉 上述したように、従来の精密加工機においては、モータ
の速度リップル、駆動系の機械的特性等によって、加工
物の加工された表面に速度ムラマークが発生するという
課題があった。

そこで本発明の目的は、加工物の加工された表面に速度
ムラマークの発生を防止する超精密加工に適した、加工
機の制御装置及びその制御方法を提供することを目的と
する。

［発明の構成］ く課題を解決するための手段〉 上述の課題を解決するため、本発明における加工機の制
御装置は、刃物台を有する加工機を制御する数値制御装
置本体と、この数値制御装置本体から位置指令データお
よび速度指令データを受けとり、これらのデータをもと
にモータ駆動用の電流を発生する軸モータ制御装置と、
この軸モータ制御装置から発生した前記モータ駆動用の
電流により回転するサーボモータと、を有する加工機の
制御装置において、 前記刃物台の位置を検出する位置検出手段と、前記刃物
台の速度を検出する速度検出手段と、前記位置・検出手
段の検出値を記憶する第１の記憶手段と、 前記サーボモータが一定の速度指令値で回転したときに
前記刃物台の速度を検出位置と関連して記憶する第２の
記憶手段と、 前記第１の記憶手段および前記第２の記憶手段の双方の
値をもとに前記刃物台の速度ムラとこの速度ムラをもと
に前記速度指令データを補正するための補正データとを
演算する演算制御手段と、前記演算制御手段により演算
された前記補正データを前記数値制御装置本体から出力
されたサーボモータの速度指令値へ加算し、補正した速
度指令値を出力する加算手段と、 前記加算手段からの補正したサーボモータの速度指令値
と前記数値制御装置本体からの速度指令値とのいずれか
を前記軸モータ制御装置に切り替えて送るための切替手
段と、 を備えたことを特徴とする構成にした。

〈作用〉 上述のように構成した本発明によれば、あらかじめ切削
せずに一定の送り速度で送った場合の刃物台の実際の速
度を、刃物台の位置とともに記憶手段へ記憶しておき、
記憶しておいたそれらのデータをもとに速度ムラを演算
制御手段で演算し、次に実際の切削時に、この演算結果
にもとすく速度補正データを使用して、それぞれの位置
でサーボモータの速度を変調しつつ切削をするので、刃
物台の速度がより一層安定する。したかって加工物の加
工表面に出現していた速度ムラマークの低減をする。

〈実施例〉 本発明のに基づいた実施例を以下では、図を用いて説明
する。

本発明の実施例を第１図に示す。この図の実施例におけ
る加工機の制御装置は、数値制御装置本体１、軸モータ
制御装置２、サーボモータ（ＳＭ）３、レーサ速度計５
、レーサ測長器６を使用するとともに演算制御手段９に
第１および第２の記憶手段７．８を組合わせ、この演算
制御手段９からの信号を加算手段１０へ入力し、加算手
段１０からの出力信号を切替え手段１１に接続して、こ
の切替え手段１１からの出力信号を軸モータ制御装置２
へ接続する構成にした。

上述の構成による制御装置により制御される超精密な加
工を行う加工機械本体の一例を第３図に示す。

この例の機械本体は、サーボモータ３、ボールネジ１５
、駆動テーブル１６、エアカップリング１７、主テーブ
ル１８、刃物台１９を有して構成され、加工物２０を回
転しつつ刃物台１９に付加された刃物により加工物を加
工する。

ところで、発明者等の知見によれば超精密な加工機械で
の加工において加工物表面に発生するいわゆる速度ムラ
マークについては、刃物台の機械的な位置に関係して発
生するということが判明している。この速度ムラマーク
の機械的な位置による影響については、機械を構成する
それぞれのボールネジ、エアカップリング等の、機械系
の加工具合およびそれらの組立て時の結合等の状況によ
るものと考えられている。したがって発明者は、刃物台
の位置によって刃物台を駆動しているサーボモータの速
度を補正しつつ制御することにより、上述の速度ムラマ
ークは加工物表面での発生を低減できるということを見
出だした。

さて第１図および第３図にもどり本発明の詳細な説明す
ると、まず切替手段１１は数値制御装置本体１により刃
物台１９が加工物２０を切削しないよう、刃先を逃がし
た後、一定の速度Ｖｃでサーボモータを回転し、刃物台
１９を移動させる。

この刃物台１３の移動中、速度検出手段であるレーザ速
度計５によって、移動速度Ｖｉ　（ｉ＝１゜２、・・・
ｎ）を刃物台１３の移動する各位置の値Ｐｉ　（ｉ＝１
．２．・・・ｎ）とともに測定する。このとき測定され
た速度データと位置データは第１および第２の記憶手段
へマイクロプロセッサを使用した演算制御手段８を使用
して記憶される。これらの記憶データをもとに演算制御
手段８は、それぞれの位置での速度変動値ΔＶｉ　（ｉ
＝１．２゜・・・ｎ）を計算する。

次に機械本体の主軸２１は、刃物台１９が加工物２０を
実際に切削加工可能な位置まで移動する。

その後切替手段１１は、加算手段１０からの補正された
速度データＶａを選択する側に選択され、サーボモータ
は、前もって演算された、刃物台１９のそれぞれの位置
において、速度が増減するように補正された値で回転す
るように切替えられる。

このようにすることにより、サーボモータの速度は、刃
物台の位置により生ずる速度ムラを相殺可能となるので
、刃物台の速度は、総合的により一層安定し、この結果
、刃物台の速度ムラは低減し、したがって加工物の加工
面に出現する速度ムラマークは低減することになる。

上述の本発明の制御装置の概念図を第４図（ａ）（ｂ）
（ｃ）（ｄ）に示す。第４図（ａ＞（ｃ）は、実際に加
工物を切削せずに、位置による速度変動を測定するため
サーボモータの速度指令を一定値Ｖｃとしたとき、刃物
台の実際の速度Ｖｗが位置し１からＬ２で変化したこと
を示した図である。第４図（ｂ）（ｄ）は切削時にサー
ボモータの速度指令値を位置のデータにもとすいて補正
したとき、刃物台の実際の速度Ｖｗがほぼ一定になるこ
とを示したものである。

く他の実施例〉 本発明の他の実施例を第２図に示す。この例の場合は刃
物台４の位置がセミクローズトループで制御される場合
、サーボモータ３に付加されているパルス発生器３２に
よって、刃物台の位置が概略判明することを利用して本
発明を実施する場合である。この場合セミクローズドル
ー１であるため刃物台４の速度変動の値については、サ
ーボモータ３の速度変動値として測定し使用する。

この実施例の場合も前述の実施例に示したと同様に、ま
ず加工物を切削せずに所定の位置を一定の速度指令値で
刃物台を移動し、その際機械系に起因する位置特有の速
度変動を測定して記憶し、速度ムラを演算し、次に実際
切削時に位置に応じた補正指令値を使用してサーボモー
タの速度を変調しながら回転して加工物を切削する。こ
の実施例の場合は、本発明かセミクローズドルーズにお
いても適用できるという利点があることがわかる。

その信奉発明の変形としては、例えば第３図において示
した機械において説明すると、ボールネジ１５のサーボ
モータ３が付加されているのとは反対側の端へパルス発
生器を付加した場合が考えられる。この場合は、ボール
ネジを含めた機械系の位置に起因した速度ムラの値が検
出可能となる。

この場合も位置の情報については、サーボモータに付加
されているパルス発生器の情報を利用してもよい。

正して制御したので、刃物台の速度がより一層安定した
。したがって本発明によれば、加工物の加工された表面
に速度ムラマークの発生を低減可能な加工機の制御装置
を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示した図、第２図は本発明
の他の実施例を示した図、第３図は本発明が適用される
加工機の一例を示した図、第４図は本発明の制御の概念
を説明するための図、第５図は従来の加工機の制御装置
を示す図である。 ［発明の効果コ 以上詳述したように本発明による加工機の制御装置にお
いては、あらかじめ切削せずにサーボモータを一定の速
度指令値で回転し、そのときの刃物台の速度を各位置に
対応させて第１および第２の記憶装置へ記憶し、各位置
における速度変動を演算制御装置で演算しておき、実際
の切削時においては、各位置においてサーボモータの速
度を補１・・・数値制御装置本体 ３・・・サーボモータ ５・・・レーサ速度計 ７・・・第１の記憶手段 ９・・・第２の記憶手段 １１・・・切替手段 ２・・・軸モータ制御装置 ４・・・刃物台 ６・・・レーザ測長器 ８・・・演算制御手段 Ｏ・・・加算手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）刃物台を有する加工機を制御する数値制御装置本
   体と、この数値制御装置本体から位置指令データおよび
   速度指令データを受けとり、これらのデータをもとにモ
   ータ駆動用の電流を発生する軸モータ制御装置と、この
   軸モータ制御装置から発生した前記モータ駆動用の電流
   により回転するサーボモータと、を有する加工機の制御
   装置において、 前記刃物台の位置を検出する位置検出手段と、前記刃物
   台の速度を検出する速度検出手段と、前記位置検出手段
   の検出値を記憶する第１の記憶手段と、 前記サーボモータが一定の速度指令値で回転したときに
   前記刃物台の速度を検出位置と関連して記憶する第２の
   記憶手段と、 前記第１の記憶手段および前記第２の記憶手段の双方の
   値をもとに前記刃物台の速度ムラとこの速度ムラをもと
   に前記速度指令データを補正するための補正データとを
   演算する演算制御手段と、前記演算制御手段により演算
   された前記補正データを前記数値制御装置本体から出力
   されたサーボモータの速度指令値へ加算し、補正した速
   度指令値を出力する加算手段と、 前記加算手段からの補正したサーボモータの速度指令値
   と前記数値制御装置本体からの速度指令値とのいずれか
   を前記軸モータ制御装置に切り替えて送るための切替手
   段と、 を備えて構成したことを特徴とする加工機の制御装置。