JPH0355148A - ならい制御方法 - 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方法に関し、特にならい速度を高速
化したならい制御方法に関する。

〔従来の技術〕

ならい制御は第６図に示すように、モデルに接触するス
タイラス６１の各軸変位量εＸ、εｙ、ε２をトレーサ
ヘッド６２で検出し、合或回路６３で合或変位量ε　（
ε一（εＸ２＋εｙ２＋ε２２　）　ｌ／２　）を計算
し、加算回路６４で誤差△ε（△ε一ε一ε０）を求め
、速度信号発生回路６５及び６６において法線方向速度
信号Ｖｎ及び接線方向速度信号Ｖｔを発生する。

方、ならい方向演算回路６８は切り換え回路６７から出
力されたならい制御平面における各軸変位量ε１及びε
２を用いてならい方向○の余弦ｃｏｓ（ｌｉｌ及びｓｉ
ｎ（Ｅ）を発生する。そして、軸速度信号発生回路６９
はＶｎ，Ｖｔ，ｃｏｓ■、ＳｉｎｃＦｌを用いてならい
制御平面における各軸速度Ｖ１、Ｖ２（ならい速度〉を
発生し、このならい速度によってトレーサヘッド６２を
モデル面上に沿って移動させると共に、図示されていな
い工具を同速度で移動させ、以後同様な処理を繰り返し
てならい制御を実行する。

このようなならい制御において、モデル面の傾斜角度が
急変する部分では、例えば誤差△εが一時的に増大する
こと等を検出して、以後のならい速度を低下させている
。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、スタイラスが形状急変部を検出して初めて減速
処理を行うので、ならい速度を早くし過ぎるとくい込み
現象が生ずる危険がある。このため、従来では急変部以
外の部分においてもならい速度に一定の限界があり、高
速度のならいが行えなかった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、な
らい速度を高速化したならい制御方法を提供することを
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、スタイラスに加
わる各軸の変位量をトレーザヘッドにより検出しながら
、ピックフィードと一定のならい方向のならいパスを複
数回繰り返してモデル面のならいを行うならい制御方法
において、今回のならいパスで検出された各変位量に基
づいて前記モデル面の形状の急変部を検知し、前記急変
部を含む特定の範囲の前記ならい方向上の両端部の位置
を記憶し、次回のならいパスでは前記記憶された両端部
の位置の区間外は第１のならい速度でならい、前記区間
内は前記第１のならい速度よりも遅い第２のならい速度
でならうことを特徴とするならい制御方法が提供される
。

〔作用〕

ならいを行いながら、トレーサヘッドからの変位量に基
づいて形状急変部を含む特定の区間の位置を検知し、次
回のならいパスではその区間内でのみならい速度を低下
させる。この区間外で充分早いならい速度でならいを実
行しても、実際の急変部より所定距離だけ手前からなら
い速度が低下するので、くい込み現象が生じることはな
い。

〔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図は本発明のならい制御方法の概念図である。図に
おいて、開始点Ｐｌａよりスタイラス２をモデル１の表
面に接触させながら、トレーサヘッド３をモデル１に対
して相対的に例えばＸ軸方向に移動させると共に、Ｚ軸
方向にモデル１の形状に沿って上下させ、まず、ならい
速度Ｆ１でならいパス１１の区間を点Ｐｉｅまでならう
。

ここで、このならい中には所定のサンプリング時間毎に
、トレーサヘッド３で検出された各軸変位量を読み込む
ことによって形状の変化量を算出しており、これに基づ
いて急変部の点Ｐｌｃが検出される。点Ｐｌｃが検出さ
れたら、その点よりＸ軸方向に１１だけ手前の点のＸ軸
座標値ｘ１、及びｌ２だけ後の点のＸ軸座標値ｘ２を記
憶する。

点Ｐｌｃの検出方法の詳細については後述する。

点Ｐｉｅまでのならいが終了したら、スタイラス２をモ
デル１より離して点Ｐｌａの近傍の点ＰＯまで移動し、
さらにＹ軸方向にピックフィード２１を行って点Ｐ２ａ
まで移動し、この点より、今度は充分早いならい速度Ｆ
ｒでならいパスｌ２の区間のならいを開始する。そして
、前回のならいパス１１のときに記憶されたＸ軸座標値
ｘ１の点Ｐ２ｂまで到達したら、直ちにならい速度をＦ
Ｓに低下し、この速度で急変部の点Ｐ２ｃを越え、この
後の点Ｐ２ｄより再びならい速度をＦｆに早めて点Ｐ２
ｅまでをならう。

なお、このならいパス１２においても、トレサヘッド３
で検出された各軸変位量を読み込むことによって形状の
変化量を算出しており、これにってならいパスｌ２中の
実際の急変部の点Ｐ２ｃが検出され、その点よりＸ軸方
向にｌ１だけ手前の点のＸ軸座標値、及びＩｌ１だけ後
の点のＸ軸座標値が、前回のＸ軸座標値に換えて新しく
記憶される。

そして、ピックフィード２２後のならいパス１３では、
まず点Ｐ３ａよりならい速度Ｆｆでならいを開始した後
、ならいパス１２で記憶されたＸ軸座標値の区間に入っ
たらならい速度をＦｓに低下し、その後再びＦｆに早め
る。

以下同様にして、ならいを行いながら急変部を探して、
次のならいパスでは前回のならいパスで検出された急変
部の前後の区間のみでならい速度を落とし、他の区間で
は充分高速度のならい速度でモデル１の形状をならう。

第２図は急変部の検出方法の説明図である。図において
、ベクトルＥｘ，Ｅｙ及びＥｚはトレーサヘッド３で検
出された各軸変位量εＸ１εｙ及びε２に相当するベク
トルであり、Ｅはこれらの合或ベクトルである。すなわ
ち、 Ｅ　　一（εｘ２＋ａｙ２−１−εｚ２）”’である。

したがって、ベクトルＥがＸ−Ｙ平面上でなす角度０、
及びベクトルＥがＺ軸となす角度φは次式、 ｅ＝ｊａｎ　’　（εｙ／εｘ） φ＝ｃｏｓ　　’　　（ε２／ε） で算出される。角度０及びφは互いに独立な値であり、
これらの変化をモニタすることによって３次元モデルの
形状変化を認識することができる。

ここで、前回のサンプリング時の角度Ｏ及びφを記憶し
ておき、これらと今回のサンプリング時のそれぞれの値
の差分を算出し、その合計債が設定値を越えた場合に急
変部と判定する。

第３図は本発明の一実施例の急変部の検出処理のフロー
チャートである。図において、Ｓに続く数値はステップ
番号を示す。

〔Ｓ１〕所定のサンプリング時間毎に変位量εｘ１εｙ
及びε２をサンプリングする。

〔Ｓ２〕今回のサンプリング侍の角度０１及びφ１を算
出する。

〔Ｓ３〕今回のサンプリング時の角度０１と前回のサン
プリング時の角度００との差分、及び今回のサンプリン
グ時の角度φ１と前回のザンプリング時の角度φ１との
差分を算出し、その合計値ωを求める。

９ 〔Ｓ４〕合計値ωが設定値Ωより大きいかどうかを判断
し、大きい場合にはＳ５へ、大きくない場合にはＳ６へ
いく。

〔Ｓ５〕現在位置よりＸ軸方向に１１だけ手前のＸ軸座
標値ｘ１、及びｌ２だけ後のＸ軸座標値Ｘ２の各座標値
を記憶する。

〔Ｓ６〕そのならいパスの終点に到達したかどうかを判
断し、到達した場合は終了して次のならいパスでの処理
へ移行し、終了していない場合は現在の角度０１及びφ
ｌをｅＱ及びφＯにして、次のサンプリングを行う。

第４図はならいパス１２以降のならいパスにおけるなら
い速度決定処理のフローチャートである。

［Ｓ１１１ならい速度Ｆｆでならいを開始する。

〔Ｓ１２〕前回のならいパスで記憶された急変部の手前
のＸ軸座標値に到達したかどうかを判断し、到達した場
合はＳ１３へいき、到達していない場合は３１６へいく
。

〔Ｓ１３］ならい速度をＦｓに低下する。

［’Ｓ１４：］前回のならいパスで記憶された急変部１
０ の後のＸ軸座標値に到達したかどうかを判断し、到達し
た場合はＳ１５へいき、到達していない場合はＦｓのな
らい速度を継続する。

［：Ｓ　１５］ならい速度をＦｆに上昇する。

［Ｓ　１　６：］そのならいパスの終点に到達したかど
うかを判断し、到達した場合は終了して次のならいパス
のならいへ移行し、終了していない場合はならい速度Ｆ
ｆのならいを継続する。

第５図は本発明を実施するためのハードウェアの構戊を
示したブロック図である。ならい制御装置３０はプロセ
ッサ３０ａ、制御プログラムを記憶するＲＯＭ３０ｂ、
急変部の前後の座標値等を記憶するＲＡＭ３０Ｃ及び各
種のパラメータを記憶する不揮発性メモＩＪ　３　０　
ｃｌを有し、ならい工作機械５０の各軸の変位量εＸ、
εｙ及びε２を入力して速度指令ＶｘＳＶｙ及びＶｚを
出力する。

また、摸作盤３ｌを介して』ベレークからならいに必要
な各データを人力する。

サーボアンプ４０Ｘ、４０Ｙ及び４０２はならい制御装
置３０から出力された速度指令Ｖｘ，Ｖ１ ■ ｙ及びＶｚを増幅してならい工作機械５０の各軸のモー
タを駆動する。

ならい工作機械５０には、図示しないが、テーブル５１
をそれぞれＸ輔、Ｙ輔方向に駆動するＸ輔モータ及びＹ
輔モータと、トレーザヘッド３及びカッタヘッド５２を
Ｚ軸方向に駆動するＺ軸モータとが設けられると共に、
これらの各軸モータが所定量回転する毎に検出パルスＦ
Ｐｘ，ＦＰｙ及びＦＰｚを発生ずるパルス発生２ｇが設
けられている。

そして、現在位置レジスタ４１は検出パルスＦＰｘ，Ｆ
Ｐｙ及びＦＰｚを回転方向に応じてカウントアップ／ダ
ウンして各軸方向の現在位置Ｘａ，Ｙａ及びＺａを求め
、ならい制御装置３０にフィードバックする。

これにより、トレーサヘッド３に取りつけられたスタイ
ラス２はモデル１の表面に当接して所定のならいを行い
、カッタヘッド５２はワーク５３にモデル１の形状通り
の加工を施す。

なお、上記の実施例では一つのならいパス中の１ ２ 急変部は１個であったが、この個数は特に限定されるも
のではなく、モデルの形状によっては複数個検出され、
これら複数個の急変部の前後の位置がそれぞれ記憶され
て次のならいパスのならい速度に反映される。

また、本発明は表面一方向ならいのみでなく、その他の
ピックフィードとならいパスを複数回繰り返すならいに
適用できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明では、ならいを行いながら、
トレーサヘッドからの変位量に基づいて形状急変部を含
む特定の区間の位置を検知して、次回のならいパスでは
急変部の所定距離だけ手前からならい速度を低下させる
ので、この区間外では充分早いならい速度でのならいを
行うことができ、全体のならい時間が短縮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のならい制御方法の概念図、１ ３ 第２図は本発明のならい制御方法の急変部の検出方法の
説明図、 第３図は本発明の一実施例における急変部の検出処理の
フローチャート、 第４図は本発明の一実施例におけるならい速度の決定処
理のフローチャート、 第５閃は本発明を実施するだめのならい制御装置のハー
ドウェアの構或を示したブロック図、第６図はならい制
御の原理の説明図である。 ■ ２ ３ １　１〜１３ ２　１〜２２ ３０ ５０ Ｐｉｅ−Ｐ３ｃ ε　ｘ１　ε　ｙ１　ε　２ Ｅｘ，ＥｙＸ　Ｅｚ モデル スタイラス トレーサヘッド ならいパス ピックフィード ならい制御装置 ならい工作機械 急変部 変位量 ベクトル １４ Ｅ 合戒ベクトル

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）スタイラスに加わる各軸の変位量をトレーサヘッ
   ドにより検出しながら、ピックフィードと一定のならい
   方向のならいパスを複数回繰り返してモデル面のならい
   を行うならい制御方法において、 今回のならいパスで検出された各変位量に基づいて前記
   モデル面の形状の急変部を検知し、前記急変部を含む特
   定の範囲の前記ならい方向上の両端部の位置を記憶し、 次回のならいパスでは前記記憶された両端部の位置の区
   間外は第１のならい速度でならい、前記区間内は前記第
   １のならい速度よりも遅い第２のならい速度でならうこ
   とを特徴とするならい制御方法。
2. （２）所定のサンプリング時間毎に前記各変位量をサン
   プリングし、 前記サンプリングされた各変位量に相当する複数のベク
   トルを求めて前記複数のベクトル間の角度を算出し、 前記角度のサンプリング毎の差分を算出し、前記差分の
   値に基づいて前記急変部を検知する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法。
3. （３）前記角度は互いに独立した値として複数個算出さ
   れ、前記複数の角度毎の差分を算出して合計し、前記合
   計値に基づいて前記急変部を検知することを特徴とする
   特許請求の範囲第２項記載のならい制御方法。
4. （４）前記合計値が設定値を越えた場合に前記急変部と
   みなすことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載のな
   らい制御方法。