JPH03190652A - 非接触ならい制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光学式距離検出器を用いてモデルの形状をなら
いながら逐次その位置データを取り込み、ＮＣデータを
作成したり、ならい加工を行う非接触ならい制御装置に
係り、特に光学式距離検出器の駆動方式を改良した非接
触ならい制御装置に関する。

〔従来の技術〕

従来のならい制御装置はトレーサヘッドとして接触型の
プローブを使用し、これをモデル表面に接触させること
によって、その変位情報を得て送り速度の制御又はＮＣ
データの作成を行っていた。

しかし、このトレーサヘッドで柔らかいモデル表面をな
らうと、接触型プローブの接触圧によりモデル表面を傷
つけるという欠点があるため、最近ではモデル表面まで
の距離を非接触で検出する光学式距離検出器をトレーサ
ヘッドの先端に固定した非接触型のならい制御装置が開
発されている。

この光学式距離検出器には光学式の距離検出器が使用さ
れている。

第４図は光学式距離検出器の原理を示す図である。半導
体レーザ発振器４３はレーザ駆動回路４２により励起さ
れ、レーザビーノ・４４を出力する。

レーザビーノ・４４は投光レンズ４５で集光され、モデ
ル２０ｃの表面に照射される。照射されたレーザビーム
／ｌ／Ｉはモデル２０ｃの表面で反射し、その反射光４
６の一部が受光レンズ′／Ｉ７によってポジションセン
サ４８上に集光される。

ポジションセンサ４８は反射光４６を集光点の位置と光
量に応じた電気信号に変換する素子である。従って、図
のようにモデル２０ｃが点ＰＯにある時はポジションセ
ンサ４８の中心に、点Ｐ１にある時はその左上に、点Ｐ
２にある時はその右下にそれぞれ反射光４６は集光する
。このように集光した反射光／１６の位置と光量に応じ
た検出信号りをポジションセンサ４８は出力するので、
この検出信号りを所定の変換回路で増幅することに・よ
って、距離に対応した信号を得ることができる。

この光学式距離検出器は１次元の変位情報しか検出でき
ない。従って、通常のならい制御装置では、工具のオフ
セット量等の計算に必要な法線方向のデータを得るため
に、光学式距離検出器を２個又は３個設けて、同時にモ
デル表面上の異なる３点の座標値を求め、法線ベクトル
を算出している。

また、別の方法として、ジグザグのならい通路を創成し
、このならい通路上を光学式距離検出器で順次測定し、
求めた３点の座標値から法線ベクトルを算出している。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、２個又は３個の光学式距離検出器をトレーサヘ
ッド上に固定して、モデル表面上の座標値を測定する場
合、モデル表面上における測定点を近接させるに従いモ
デル表面からの反射光が他の光学式距離検出器のポジシ
ョンセンサに入射し、互いに干渉を起こし正確な距離の
測定ができなくなるという問題がある。

一方、測定点をある程度離してやれば干渉は生じなくな
るが、今度は逆にならい測定時の傾斜測定の精度が大幅
に劣化するという問題がある。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、測
定点をある程度近接させても複数の測定点を干渉なく検
出できる非接触ならい制御装置を提供することを目的と
する。

〔課題を解決するだめの手段〕

本発明では上記課題を解決するために、モデルまでの距
離を検出する少なくとも２個の光学式距離検出器を用い
て前記モデルの形状をならう非接触ならい制御装置にお
い−Ｃ１前記光学式距離検出器のいずれかが前記距離を
検出しているときに、他の前記光学式距離検出器は照射
光を操作して前記距離の検出動作を実行しないことを特
徴とする非接触ならい制御装置が提供される。

〔作用〕

光学式距離検出器のいずれかが距離を検出しているとき
に、他の光学式距離検出器は距離を検出しない。従って
、２個又は３個の光学式距離検出器をトレーサヘッド上
に固定して、モデル表面上の座標値を検出する場合、１
個の光学式距離検出器がモデル表面上を検出してい゛る
ときに、残りの光学式距離検出器は距離の検出を行って
いないので、モデル表面からの反射光が他の光学式距離
検出器のポジションセンサに入射しても、互いに干渉を
起こすことはない。これによって、モデル表面上の測定
点をある程度近接させても複数の測定点を干渉なく検出
できる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明する。

第１図は本発明の非接触ならい制御装置及び周辺装置の
構成を示すブロック図である。図において、プロセッサ
（ＣＰＵ）１１は制御装置１の全体の動作を制御する。

ＲＯＭ１２は制御装置１を制御するためのシステムプ【
１グラムを格納する。

従って、プロセッサ１１はバス１０を介してＲＯＭ１２
に格納されたシステトプログラムを読みだし、このシス
テトブログラトに従ってならい制御装置１の動作を制御
する。

ＲΔＭ１３は各種のデータを一時的に記憶するものであ
り、後述する光学式圧出１Ｆ検出器５ａ及び５ｂからの
測定値、及びその他の一時的なデータを記１、αする。

不揮発性メモリ１４は図示されていないバラブリでバッ
クアップされており、インターフェース１５を介して操
作盤２から入力されるならい方向、ならい速度等の各種
のパラメータ等を格納する。

ならい工作機械３のトレーサヘッド４には光学式距離検
出器５ａ及び５ｂが設けられている。光学式距離検出器
５ａ及び５ｂは半導体レーザ又は発光ダイオードを光源
とする反射光量式の距離検出器で構成されており、それ
ぞれがモデル６までの距離を非接触で測定する。

センサ制御回路２１ａ及び２１ｂは制御装置１からの投
光パワー制御信号に応じて、光学式距離検出器５ａ及び
５ｂの投光パワーの大きさを交互に切り換える。

第３図は光学式距離検出器５ａ及び５ｂの投光パワーの
状態を示す図である。例えば、光学式距離検出器５ａ及
び５ｂはその投光パワーを２　ｍ　ｓｅＣ毎に２０ｍＷ
と２ｍＷに交互に切り換える。

これによって、一方の光学式距離検出器５ａが２０ｍＷ
の投光パワーで距離を検出している間は、他方の光学式
距離検出器５ｂは２ｍＷの投光パワーなので、光学式距
離検出器５ａと５ｂとの間でレーザビームの干渉が非常
に小さくなる。

また、センサ制御回路２１ａ及び２１ｂは、制御装置ｌ
からの投光パワー制御信号に応じて、光学式距離検出器
５ａ及び５ｂの出力を交互にオン・オフし−Ｃもよい。

この場合も同様に両方の光学式距離検出器５ａ及び５ｂ
から出射されるレーザビームの干渉はなくなる。

これらの光学式距離検出器の測定値Ｌａ及びＬｂは、な
らい制御装置１内のΔ／Ｄ変換器１６ａ及び１６１）で
デジタル値に変換されて逐次プロセッサ１１に読み取ら
れる。

プロセッサ１１は測定値Ｌａ及びＬｂと後述する現在位
置レジスタ１９ｘ、１９ｙ及び１９ｚからの信号に基づ
いて各軸変位量を算出すると共に、この変位量と指令さ
れたならい方向、ならい速度に基づいて、周知の技術に
より、各軸の速度指令Ｖｘ、ｖｙ及びＶｚを発生ずる。

これらの速度指令はＤ／Δ変換器１７ｘ、１７ｙ及び１
７ｚでデジタル値に変換され、サーボアンプ１８ｘ、１
８ｙ及び１８ｚに人力される。サーボアンプ１８ｘ及び
１８ｙはこの速度指令に基づいてならい工作機械３のサ
ーボモータ３２ｘ及び３２ｙを駆動し、これによりテー
ブル３１がＸ軸方向及び紙面と直角なＹ軸方向に移動す
る。また、サーボアンプ１８Ｚがサーボモータ３２ｚを
駆動し、トレーサヘッド４及び工具３４がＺ軸方向に移
動する。

サーボモータ３２ｘ、３２ｙ及び３２ｚには、これらが
所定量回転する毎にそれぞれ検出ノ＜バスＦＰｘ％ＦＰ
ｙ及びＦＰｚを発生ずるバルスコーダ３３ｘ、３３ｙ及
び３３ｚが設けられている。

ならい制御装置１内の現在位置レジスタ１９ｘ１１９ｙ
及び１９ｚは検出パルスＦＰｘＳＦＰｙ及びＦＰｚをそ
れぞれ回転方向に応じてカウントアツプ／ダウンして各
軸方向の現在位置データＸａ、Ｙａ及びＺａを求め、プ
ロセッサ１１に人力している。

一方、プロセッサ１１は上記の各軸の制御と同時に、光
学式距離検出器５ａ及び５ｂの測定値Ｌａ及びＬｂを所
定０サンプリング時間毎にサンプリングし、このサンプ
リングデータを用いてモデル６表面の法線ベクトルを求
め、法線ベクトルのＸ−Ｙ平面−ヒの射影の方向に対応
した回転指令ＳＣを発生する。回転指令ＳＣはＤ／Ａ変
換器１７Ｃでデジタル値に変換された後、サーボアンプ
１８ｃに入力され、この指令に基づいてサーボアンプ１
８ｃがＣ軸のサーボモータ３２ｃを駆動する。

これにより、トレーサヘッド４は指令角度に応じて回転
すると共に、モデル６との間隔を一定に保つように制御
され、同時にテーブル３１が指令されたならい方向、な
らい速度で移動して、トレーサヘッド４と同じくＺ軸制
御される工具３４によってワーク３５にモデル６と同様
の形状の加工が施される。

第２図はトレーサヘッド４の詳細図である。図において
、トレーサヘッド４にはＺ軸に対して角度φだけ傾斜さ
せて光学式距離検出器５ａ及び５ｂが取りつけられてい
る。そして、この光学式距離検出器５ａ及び５ｂがＣ軸
によって回転指令ＳＣの指令角度θＣで所定の半径の円
周上を回転する。また、光学式距離検出器５ｂは光学式
距離検出器５ａの外側に重ねて取り付けられており、同
様に指令角度θＣの角度で回転制御される。

前述したように、光学式距離検出器５ａの測定値がなら
い制御装置にフィードバックされることにより、光学式
距離検出器５ａからモデル６上の測定点Ｐ１までの距離
ｌａは一定に保たれる。また、この距離ｌａは光学式距
離検出器５ａの測定軸とＺ軸との交点までの距離に設定
されており、トレーサヘッド４がＣ軸によって回転して
も測定点Ｐ１は移動せず、したがってトレーサヘッド４
とモデル６との距離ｌも一定に保たれる。

光学式距離検出器５ｂはモデル６上の測定点Ｐ２°よで
の距離Ｉ！ｂを測定してならい制御装置に入力している
。

尚、上述の実施例では光学式距離検出器として反射光量
式のものについて説明したが、他に三角測距式の距離検
出器にも適用できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、モデル表面」二の
測定点をある程度近接させても複数の測定点を干渉なく
検出できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の非接触ならい制御装置及び周辺装置の
構成を示すブロック図、 第２図はトレーサヘッドの詳細図、 第３図は光学式距離検出器の投光パワーの状態を示す図
、 第４図は光学式距離検出器の原理を示す図である。 １　　・−− ２・　　・ ５．５ａ。 ならい制御装置 操作盤 ならい工作機械 トレーサヘッド ５ｂ　・　　光学式距離検出器 モデル

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）モデルまでの距離を検出する少なくとも２個の光
   学式距離検出器を用いて前記モデルの形状をならう非接
   触ならい制御装置において、 前記光学式距離検出器のいずれかが前記距離を検出して
   いるときに、他の前記光学式距離検出器は照射光を操作
   して前記距離の検出動作を実行しないことを特徴とする
   非接触ならい制御装置。
2. （２）前記光学式距離検出器を２個設け、前記第１及び
   第２の照射光の強度を交互に変更して前記距離を検出す
   るようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の非接触ならい制御装置。
3. （３）前記光学式距離検出器のいずれかが検出用の第１
   の照射光を出射して前記距離を検出している場合に、他
   の前記光学式距離検出器の検出用の第２の照射光を出力
   しないことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の非
   接触ならい制御装置。