JPH03270843A - 非真円創成装置 - Google Patents

非真円創成装置

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JPH03270843A
JPH03270843A JP2072493A JP7249390A JPH03270843A JP H03270843 A JPH03270843 A JP H03270843A JP 2072493 A JP2072493 A JP 2072493A JP 7249390 A JP7249390 A JP 7249390A JP H03270843 A JPH03270843 A JP H03270843A
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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】 ｒ産業上の利用分野」 本発明は、工作物を非真円形状に切削加工する非真円創
成装置に関するものである。
「従来の技術」 従来、工作物を非真円形状に切削加工するための切削工
具の送り制御は、圧電アクチュエータとリニアモータと
を直列状に配置してその複合動作により行っている。そ
して工作物の非真円形状を決定する目標値の周波数成分
を帯域分離し、その高周波成分を圧電アクチュエータを
駆動するための指令値とし、低周波成分をリニアモータ
を駆動するための指令値としていた。
「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、上記従来の非真円創成装置においては、
圧電アクチュエータの負荷は軽量化されているにもかか
わらず、高い周波数で作動するため、その反力が直列状
に配置されたリニアモータ側に伝わる。そして、その反
力がリニアモータの作動に対する外乱となって、所定の
非真円形状を切削加工することができないという問題点
があった。
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので
あり、上記外乱によるリニアモータの応答値と目標値と
の偏差に基づいて、圧電アクチュエータを駆動する指令
値を補正することにより所定の非真円形状を切削加工で
きる非真円創成装置を提供することを目的とするもので
ある。
「課題を解決するための手段」 上記目的を達成するための具体的手段として、第１図に
示すように、工作物の非真円形状を決定する目標値の周
波数成分を帯域分離し、その高周波成分を指令値として
駆動される圧電アクチュエータ１５と、低周波成分を指
令値として駆動されるリニアモータ３１との複合動作に
より、工作物Ｗの回転に同期して切削工具２０を進退駆
動させ該工作物Ｗを非真円形状に切削加工する非真円創
成装置において、前記低周波成分からなる指令値に基づ
いてリニアモータ３１を単独で駆動し、その応答値を記
憶する応答値記憶手段１と、前記各指令値に基づき圧電
アクチュエータ１５とリニアモータ３１とを工作物Ｗの
回転に同期して同時に駆動し、その時のリニアモータ３
１の応答値と前記応答値記憶手段■に記憶した応答値と
の偏差を求め、該偏差に基づいて前記圧電アクチュエー
タの指令値を補正する指令値補正手段２を設けたことを
特徴とする非真円創成装置が提供される。
「作用」 上記非真円創成装置の作用は以下の通りである。
目標値の周波数成分を帯域分離して求めた低周波成分を
指令値としてリニアモータ３１を単独で駆動させ、その
時の応答値を応答値記憶手段１により記憶する。そして
、前記各指令値に基づいて圧電アクチュエータ１５とリ
ニアモータ３１とを工作物Ｗの回転に同期して同時に駆
動させ、その時のリニアモータ３１の応答値と前記応答
値記憶手段１に記憶した単独作動時の応答値との偏差に
基づき指令値補正手段２が、圧電アクチュエータ１５の
指令値を補正する。圧電アクチュエータ１５はその補正
された指令値により、またリニアモータ３１は前記指令
値によりそれぞれ駆動してその複合動作により切削工具
を作動させ工作物Ｗに対して非真円切削加工を行う。
「実施例」 本発明の実施例を添付図面を参照して説明する。
第２図（ａ）は本発明に係る非真円創成装置における切
削工具の駆動部を示した縦断正面図である。
また第２図（ｂ）は第２図（ａ）ＩＩ−ＩＩ線断面図で
ある。
ベース１０上には、油圧静圧軸受１１を載置固定した固
定基台１２と、リニアモータであるボイスコイルモータ
３１（以下ＶＣＭと略称する）を載置固定した固定基台
３二りき設ける。油圧静圧軸受１１により断面矩形のラ
ム１３を進退自在に支持する。ラム１３の先端部には、
嵌装孔■４を形成し圧電アクチュエータ１５を嵌装する
とともに、スペーサ１７を介して２枚のダイヤフラム１
８゜１８を固定し、該ダイヤフラム１８，１８により工
具嵌着部１つを支持する。工具嵌着部には切削工具２０
を嵌着する。そして、前記圧電アクチュエータ１５には
押圧駆動部材２１を当接させるとともに、そのフランジ
２２を前記ダイヤフラム１８に連結し、圧電アクチュエ
ータ１５に入力される駆動指令信号に応じて切削工具２
０を進出駆動する。前記２枚のダイヤフラム１８，１８
は圧電アクチュエータ１５の作動により進出した切削工
具２０を後退させる。２３は変位センサであって、圧電
アクチュエータ１５の作動による切削工具２０の変位を
検出する。ラム１３にはリニアスケール２４を固定し、
油圧静圧軸受１１に固設した読取ヘッド２５を跨装し、
ラム１３の変位を検出する。
前記固定基台３２上に載置固定したＶＣＭ３１は、固定
マグネット３３．３３と、ムービングコイル３４．３４
を巻装した可動子３５とから構成され、可動子３５の先
端と前記ラム１３の後端とを直列状に連結する。工作物
Ｗは主軸２６に装架され回転角速度ωで回転する。
尚、第２図（ａ　＞、　（ｂ　）では油圧静圧軸受１１
に対する油圧配管及びＶＣＭ３１１１動用の電源を供給
するための電気配線等は省略しである。
第３図は、非真円創成装置の制御系を示す概略のブロッ
ク図であって、制御装置４０と前記圧電アクチュエータ
１５の制御系４１及びＶＣＭ３１の制御系４２とからな
り、それぞれバスにより接続されている。
制御装置４０は、図示しないコンピュータにより制御さ
れるデータ処理部４０ａと繰り返し制御部４０ｂとから
なる。
データ処理部４０ａでは、第４図に示すように、メモリ
５０に記憶される工作物の非真円形状を決定する目標値
である非真円プロフィルデータをフーリエ変換器５１に
より工作物の回転角速度ωの関数である周波数関数に変
換するとともに、周波数分離器５２により高周波でスト
ロークの小さなデータと、低周波でストロークの大きな
データに分離する０周波数分離器５２からの高周波成分
は、逆フーリエ変換器５３により高周波から成る非真円
プロフィルデータに戻され、圧電アクチュエータ１５の
制御系４１の指令値用メモリ４３に記憶される。また、
周波数分離器５２からの低周波成分は、逆フーリエ変換
器５４により低周波から戒る非真円プロフィルデータに
戻され、ＶＣＭ３１の制御系４２の指令値用メモリ４６
に記憶される。
前記指令値用メモリ４３に記憶した高周波成分からなる
非真円プロフィルデータに基づいて、実際に圧電アクチ
ュエータ１５を作動させ；また指令値用メモリ４６に記
憶した低周波成分からなる非真円プロフィルデータに基
づいて、実際にＶＣＭ３１を作動させる試し切削動作を
行い、それぞれの応答値を応答値用メモリ４４及び４７
に記憶する。
また、データ処理部４０ａには、加減算器５５を設け、
圧電アクチュエータ１５とＶＣＭ３１とを同時に作動さ
せた時のＶＣＭ３１の応答値と、応答値用メモリ４７に
記憶されたＶＣＭ３１を低周波成分からなる指令値によ
り単独で駆動した時の応答値を入力して、その偏差を求
め圧電アクチュエータ１５の目標値を補正するとともに
、指令値用メモリ４３に補正した目標値を指令値として
記憶する。
繰り返し制御部４０ｂでは、指令値用メモリ４３及び４
６に記憶した高周波成分と低周波成分の非真円プロフィ
ルデータの指令値、及び応答値用メモリ４４及び４７に
記憶した高周波成分と低周波成分の応答値とを、前記デ
ータ処理部４０ａのフーリエ変換器５１でそれぞれフー
リエ変換して高周波成分と低周波成分毎にゲインと位相
との偏差を算出する。そして、算出した偏差に基づいて
周波数関数データを補正した後、その高周波成分と低周
波成分とを逆フーリエ変換器５３及び５４により逆変換
して、非真円プロフィルデータの指令値として前記指令
値用メモリ４３及び４６にそれぞれ記憶して、補正前の
各指令値を更新する繰り返し制御を行う、そして、この
時指令値用メモリ４３に記憶される圧電アクチュエータ
１５に対する指令値は、前記したようにデータ処理部４
０ａの加減算器５５からの補正信号により補正されて、
指令値用メモリ４３へ更新記憶される。
また、圧電アクチュエータ１５の制御系４１は、指令値
用メモリ４３と応答値用メモリ４４とを備え、主軸２６
の回転に基づいて出力される同期信号により、指令値用
メモリ４３に記憶される高周波でストロークの小さなデ
ータに基づく指令値を出力し、圧電アクチュエータ１５
の変位センサ２３からフィードバックされる位置信号と
の偏差である位置偏差信号を、圧電素子駆動用の高圧電
源４５へ出力し圧電アクチュエータ１５を制御する。
ＶＣＭ３１の制御系４２は、前記と同様指令値用メモリ
４６と応答値用メモリ４７とを備え、主軸２６の回転に
基づく同期信号により、指令値用メモリ４６に記憶され
る低周波でストロークの大きいデータに基づく指令値を
出力し、ＶＣＭ３１の変位を読取ヘッド２５から検出し
てフィードバックされる位置信号との偏差である位置偏
差信号を、サーボアンプ４８へ出力してＶＣＭ３１を制
御する。
以上のように、圧電アクチュエータ１５及びＶＣＭ３１
が、それぞれの指令値により制御されるとともに、両者
の作動が複合されて非真円プロフィルデータに即して、
切削工具２０の半径方向の刃先位置を制御し非真円形状
を切削加工する。
第５図は、前記制御部４０における、圧電アクチュエー
タ１５に対する指令値の補正処理を示したフローチャー
トである。
まず、ステップ１００でＶＣＭ３１を単独で作動させ、
繰り返し制御により応答値と目標値が一致する指令値を
求め、指令値用メモリ４６に記憶し、その時の応答値を
応答値用メモリ４７に記憶する。ステップ１０１では、
圧電アクチエエータ１５の目標値を指令値として指令値
用メモリ４３に記憶する。続くステップ１０２では指令
値用メモリ４６に記憶した指令値によりＶＣＭ３１を、
指令値用メモリ４３に記憶した指令値により圧電アクチ
ュエータ１５を、それぞれ主軸２６の回転に同期して同
時に作動させる。ステップ１０３でこの時のＶＣＭ３１
の応答値と前記応答値とを比較する。ＶＣＭ３Ｌは、圧
電アクチュエータの高周波振動に基づく外乱により影響
を受けるので、その応答値は前記応答値と異なり両者は
ｉ　ｆを生じる。従ってステップ１０４でこの偏差分を
前記圧電アクチュエータの目標値に加えて補正し、指令
値として指令値用メモリ４３に記憶する。そして、ステ
ップ１０５で先程圧電アクチュエータ１５を作動させた
ときの応答値と指令値用メモリ４３に記憶された指令値
（補正された目標値）とが一致しているかどうかの判定
を行い、一致していなければステップ１０６へ移行し、
繰り返し制御て圧電アクチュエータ１５の指令値を求め
る。そしてステップ１０２へ移行する。ステップ１０５
で目標値と応答値が一致したと判定された場合は終了す
る。そして、工作物Ｗに対する非真円切削加工はその時
に指令値用メモリ４３に記憶される指令値により圧電ア
クチュエータ■５を、また指令値用メモリ４６に記憶さ
れる指令値によりＶＣＭ３１をそれぞれ主軸２６の回転
と同期して同時に駆動して行う。
本実施例の非真円創成装置は、上記したように工作物の
非真円形状のプロフィルデータの周波数帯域における高
周波帯域と低周波帯域とに分離し、指令値用メモリ４３
に記憶される高周波成分からなる非真円プロフィルデー
タにより、圧電アクチュエータ１５を駆動し、指令値用
メモリ４６に記憶される低周波成分からなる非真円プロ
フィルデータによりＶＣＭ３１を駆動する。そして、両
者の作動を主軸２６の回転に同期する同期信号により複
合させて、切削工具２０の進退駆動を制御する。さらに
、圧電アクチュエータ１５に対する指令値は、前記複合
作動における圧電アクチュエータ１５の高周波振動に基
づ（ＶＣＭ３１への影響誤差を解消すべく補正されたも
のであるので、非真円形創成時の誤差を極力少なくする
ことができる。
「発明の効果」 本発明は上記構成を有し、非真円形状のプロフィルデー
タの目標値を高周波成分と低周波成分とに分離し、その
低周波成分からなる指令値によりリニアモータを単独で
作動させ、その応答値を応答値記憶手段に記憶する。そ
して、各指令値により圧電アクチュエータ及びリニアモ
ータを同時に作動させ、その時のリニアモータの応答値
と応答値記憶手段に記憶される単独作動時の応答値との
偏差に基づいて、圧電アクチュエータの指令値を補正す
るようにしたから、高周波で振動する圧電アクチュエー
タのリニアモータへの干渉を解消することが可能となり
、その分累積して生じる誤差を減らして高精度の非真円
切削加工を行うことができる６また、最適制御を行うこ
とにより、圧電アクチュエータの誤差がリニアモータと
の複合動作全体の誤差となるので、誤差管理や誤差対策
を適確に行うことができる等の優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
添付図面第１図はクレーム対応図、第２［］（ａ）は切
削工具の駆動部を示した縦断正面図、第２図（ｂ）は第
２図（ａ）の■−■線切断側面図、第３図は非真円創成
装置の制御系の概略を示すブロック図、第４図はデータ
処理部の概略を示したブロック図、第５図は圧電アクチ
ュエータに対する指令値の補正処理を示したフローチャ
ートである。 １１１、応答値記憶手段、　２０１．指令値補正手段、
１５、、、圧電アクチュエータ、　２０　、、、切削工
具、２３　、、、変位センサ、　２４　、、、リニアス
ケール、２５　、、、読取りヘッド、　３１．、、ＶＣ
Ｍ（リニアモータ）、　２６　、、、主軸、　４０．、
、制御装置、４１．４２．、、制御系、　４３，４６．
、、指令値用メモリ、　４７．、、応答値用メモリ、　
５５．、、加減算器、　Ｗ、１．工作物。 第 ４ 図 ０ａ

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 工作物の非真円形状を決定する目標値の周波数成分を帯
    域分離し、その高周波成分を指令値として駆動される圧
    電アクチュエータと、低周波成分を指令値として駆動さ
    れるリニアモータとの複合動作により、工作物の回転に
    同期して切削工具を進退駆動させ該工作物を非真円形状
    に切削加工する非真円創成装置において、 前記低周波成分からなる指令値に基づいてリニアモータ
    を単独で駆動し、その応答値を記憶する応答値記憶手段
    と、前記各指令値に基づき圧電アクチュエータとリニア
    モータとを工作物の回転に同期して同時に駆動し、その
    時のリニアモータの応答値と前記応答値記憶手段に記憶
    した応答値との偏差を求め、該偏差に基づいて前記圧電
    アクチュエータの指令値を補正する指令値補正手段を設
    けたことを特徴とする非真円創成装置。
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