JPH04289903A - チョッピング補正方式 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は研削盤等における研削用
の工具をチョッピング動作させてワークを加工するチョ
ッピング制御方式に関し、特にチョッピング指令の開始
時あるいは変更時のサーボ補正が円滑に行えるチョッピ
ング制御方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２はチョッピング加工の一例を示した
図である。図において、研削工具１０をＺ軸の回りに回
転させながら、例えば毎秒数回程度のサイクルで下死点
Ｚｌと上死点Ｚｕとの間を上下させ、これに伴ってＸ、
Ｙ軸を移動させてワーク１１の側面１１ａ，１１ｂ，…
を研削する。

【０００３】この下死点及び上死点は古くはリミットス
イッチ等で設定されていたが、最近では数値制御装置を
接続してプログラムで設定できるようになっており、チ
ョッピング実行中にワークの形状に合わせて変更できる
。プログラムからは、例えば下死点位置、上死点位置、
チョッピングの送り速度等が指令される。なお、上死点
位置の代わりにチョッピング幅を指令するようにしたも
のもある。

【０００４】図３はプログラム指令時のチョッピング動
作を表したグラフであり、縦軸はＺ軸座標、横軸は時間
である。まず、時刻ｔ１１でＺ軸が基準点の座標値Ｚｒ
まで早送りされた後、プログラムで指令された下死点Ｚ
ｌ１及び上死点Ｚｕ１を目標値として一定の時間間隔で
チョッピングを開始する。但し、このチョッピング時に
は指令された送り速度に所定の時定数の加減速がかけら
れ、またサーボ回路の遅れもあるので、Ｚ軸は指令され
た下死点Ｚｌ１あるいは上死点Ｚｕ１に到達しないうち
に次の上死点あるいは下死点に向かって移動してしまい
、実際の移動距離が不足する。

【０００５】したがって、数値制御装置ではプログラム
で指令された座標値と実際のＺ軸の位置の差を測定し、
この不足分を補正するチョッピング補正方式が採用され
ている。チョッピング補正方式では、チョッピング開始
後は、プログラムで指令された下死点及び上死点の指令
値に対して所定の補正量を加えた指令値をサーボ回路に
指令する。そして、この補正量を徐々に増やしていくと
、不足分はＬ１，Ｌ２，Ｌ３，…と次第に減少していく
ので、最終的にこの不足分が設定値以下になった時点で
補正量の増大を停止し、以降はこの指令値によりチョッ
ピングを実行する。この補正はサーボ補正と呼ばれる。

【０００６】また、この後に下死点及び上死点をＺｌ２
及びＺｕ２の位置に変更する場合には、プログラムある
いはＭＤＩ等を操作してその座標値を入力する。数値制
御装置では、この座標値が入力されると一旦今までのサ
ーボ補正をキャンセルし、改めて指令された座標値に対
する不足分を測定して、それに応じたサーボ補正を開始
する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のチョッ
ピング制御においては、チョッピング移動幅を補正する
にあたり、実際の工具の位置の最大値及び最小値を検出
してプログラム指令値Ｚｕ及びＺｌとの差を求め、これ
を補正指令値Ｚｕｃ及びＺｌｃにフィードバックさせて
前記差を縮めるように制御している。

【０００８】一方、チョッピング動作は工具を、例えば
毎秒２０回程度のサイクルで下死点Ｚｌと上死点Ｚｕと
の間（例えば２ｍｍの幅）をチョッピング速度５０００
ｍｍ／ｍｉｎで上下させるとすると、チョッピング１往
復の時間が約４８ｍｓｅｃとなる。これに対し、軸制御
の加減速に要する時間及びサーボ系の遅れ時間が例えば
１９９ｍｓｅｃとすると、チョッピング指令が出力され
た時点から実際に工具がその指令位置に達するまでに、
チョッピング動作が約４往復行われていることになる。

【０００９】従って、補正指令値Ｚｕｃ及びＺｌｃのフ
ィードバック補正は、工具位置の適切な検出値に応じて
行われていないことになり、特にチョッピング始動直後
やチョッピングの上死点・下死点の変更直後にはチョッ
ピング指令値とは大きく離れた測定値が検出される可能
性が高く、この場合には異常な補正がなされてしまうと
いう危険性があった。

【００１０】以上について、チョッピング始動時の状態
を示す図４を用いて更に詳述する。図４は、説明の都合
上、軸制御の加減速に要する時間及びサーボ系の遅れ時
間がチョッピング往復時間の１．７５倍の場合を表示し
ている。図において、測定値の最大値Ｚｐｕ１とプログ
ラム指令値Ｚｕとの差に応じて補正値が決まり、その補
正値がプログラム指令値Ｚｕに加算されて補正指令値Ｚ
ｕｃ３が決まる。また同様に測定値の最小値Ｚｐｌ２と
プログラム指令値Ｚｌとの差に応じて補正指令値Ｚｌｃ
４が決まる。同様に、Ｚｐｕ２とＺｕとの差に応じてＺ
ｕｃ４が決まり、Ｚｐｌ３とＺｌとの差に応じてＺｌｃ
５が決まる。またＺｐｕ３とＺｕとの差に応じてＺｕｃ
５が決まり、Ｚｐｌ４とＺｌとの差に応じてＺｌｃ６が
決まる。一方、補正指令値Ｚｌｃ３に基づき実際に工具
が移動され、その工具位置が最小値になり検出されたの
が、測定値の最小値Ｚｐｌ３であり、また補正指令値Ｚ
ｕｃ３に基づき実際に工具が移動され、その工具位置が
最大値になり検出されたのが、測定値の最大値Ｚｐｕ３
である。同様にＺｌｃ４の指令に対応するのが最小値Ｚ
ｐｌ４であり、Ｚｕｃ４の指令に対応するのが最大値Ｚ
ｐｕ４である。またＺｌｃ５の指令に対応するのがＺｐ
ｌ５であり、Ｚｕｃ５の指令に対応するのがＺｐｕ５で
ある。

【００１１】チョッピング始動時には軸制御の加減速に
要する時間及びサーボ系の遅れ時間による影響で、測定
値Ｚｐｕ１，Ｚｐｌ２，Ｚｐｕ２がプログラム指令値Ｚ
ｕ，Ｚｌと大幅に異なっているため、これらの差に基づ
いて補正される補正指令値Ｚｕｃ３，Ｚｌｃ４，Ｚｕｃ
４がプログラム指令値Ｚｕ，Ｚｌから大きくずれてしま
う。従って当然このずれが原因で、補正指令値Ｚｕｃ３
，Ｚｌｃ４，Ｚｕｃ４に基づき実際に移動された工具位
置に相当する測定値Ｚｐｕ３，Ｚｐｌ４，Ｚｐｕ４まで
がプログラム指令値Ｚｕ，Ｚｌからずれてしまうという
問題があった。

【００１２】この問題はチョッピングの上死点・下死点
の変更直後にも同様に発生する。図５は、チョッピング
の上死点Ｚｕ１、下死点Ｚｌ１が上死点Ｚｕ２、下死点
Ｚｌ２に変更になった時のプログラム指令値、補正され
た指令位置、及び測定された機械位置の変化を表したも
のである。図５では、指令値変更の直後には、図４の場
合と同様に、軸制御の加減速に要する時間及びサーボ系
の遅れ時間から、指令位置がプログラム指令値Ｚｕ２，
Ｚｌ２から大きくずれてしまう。図５から、上死点・下
死点の変更直後の補正指令値が約２サイクル分、プログ
ラム指令値から大幅にずれてしまうことが分かる。

【００１３】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、チョッピング始動直後又はチョッピングの上
死点・下死点の変更直後にチョッピング補正指令値がプ
ログラム指令値から大幅にずれてしまうことの防止を図
ったチョッピング補正方式を提供することを目的とする
。

【００１４】

【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、研削盤等で行われるチョッピング動作に
おけるチョッピング移動幅を補正するチョッピング補正
方式において、前記チョッピング移動幅の指令値を、チ
ョッピング動作の位相遅れ時間によって除算してクラン
プ速度を決定する除算手段と、前記除算手段からのクラ
ンプ速度を越えて指令されるチョッピング速度をクラン
プする速度クランプ手段と、前記チョッピング移動幅の
補正値を実際のチョッピング動作の上死点、下死点の検
出値に基づいて演算する補正値演算手段と、を有するこ
とを特徴とするチョッピング制御方式が、提供される。

【００１５】

【作用】速度クランプ手段が、チョッピング速度をクラ
ンプすることによって、チョッピング動作の位相遅れは
上死点と下死点の間を往復するチョッピング動作の１周
期以内に抑えられる。これによって、補正値演算手段に
よるチョッピング移動幅の補正値の演算が、チョッピン
グ始動の直後から、あるいは上死点、下死点の変更の直
後から開始される場合にも、補正されたチョッピング移
動幅がその指令値から大幅にずれることがない。

【００１６】

【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の数値制御装置（Ｃ
ＮＣ）の構成を示したブロック図である。図において、
距離演算回路１には加工プログラム１００からチョッピ
ング移動幅の指令Ｑ、及びＺ軸方向位置の指令Ｚが入力
される。指令Ｑは例えば上死点の位置、指令Ｚは例えば
下死点の位置である。この距離演算回路１では、加工プ
ログラム１００の上死点と下死点とからチョッピング距
離Ｌを演算し、かつチョッピング軸であるＺ軸の下死点
のプログラム指令値Ｚｌ及び上死点のプログラム指令値
Ｚｕを算出している。

【００１７】除算回路２には距離演算回路１からチョッ
ピング距離Ｌが入力され、更に加工プログラム１００か
らはチョッピング動作する機械に固有の位相遅れ時間Ｔ
が入力される。チョッピング動作の位相遅れ時間Ｔは、
通常、軸制御の加減速に要する時間とサーボ系の遅れ時
間との和の時間として指令される。この除算回路２では
、チョッピング距離Ｌをチョッピング動作の位相遅れ時
間Ｔによって除算してクランプ速度を決定している。

【００１８】速度クランプ回路３は、除算回路２からの
クランプ速度を越えて加工プログラム１００で指令され
たチョッピング速度Ｆをクランプするための回路である
。この速度クランプ回路３はクランプされた速度指令Ｆ
ｃをチョッピング指令演算回路４に出力している。これ
によって、チョッピング動作の位相遅れは上死点と下死
点の間を往復するチョッピング動作の１周期以内に抑え
られる。

【００１９】補正値演算回路５は、チョッピング移動幅
の補正値ΔＺｌ及びΔＺｕを実際のチョッピング動作の
上死点、下死点の検出値に基づいて演算するものであり
、上記距離演算回路１からは下死点のプログラム指令値
Ｚｌ及び上死点のプログラム指令値Ｚｕが入力され、ま
た後述する位置検出器８で検出されたＺ軸の座標値Ｚｐ
も入力されている。この補正値演算回路５では、所定の
演算周期内での座標値Ｚの最大値及び最小値を抽出し、
これらをプログラム指令値Ｚｌ及びＺｕと比較してそれ
ぞれの差分を演算し、差分に比例した補正値ΔＺｌ及び
ΔＺｕを出力する。但し、補正値ΔＺｌ及びΔＺｕが設
定値以下に減少した時点で、その出力は設定値に保持さ
れる。

【００２０】チョッピング指令演算回路４ではプログラ
ム指令値Ｚｌ及びＺｕに対して、それぞれ補正値ΔＺｌ
及びΔＺｕを加算することにより補正指令値Ｚｌｃ及び
Ｚｕｃを求めている。また、上記速度クランプ回路３か
らのクランプされた速度指令Ｆｃは、この補正値ΔＺｌ
及びΔＺｕを加算した場合にも単位時間当たりのチョッ
ピング回数が変化しないように、所定量増加した送り速
度として補正指令値Ｚｌｃ及びＺｕｃとともにＺ軸制御
回路６への移動指令Ｃｚとされている。

【００２１】また、チョッピング指令演算回路４は補正
値ΔＺｌ及びΔＺｕの値を監視していて、これらがいず
れも設定値以下に減少してその値が保持された時点でサ
ーボ補正が完了したとみなして、手動パルス発生器２０
０から補正指令値Ｚｌｃ及びＺｕｃへの割り込みを有効
にする。そして、手動パルス発生器２００が所定のパル
スを出力すると、このパルス数に対応した指令値Ｚｉを
補正指令値Ｚｌｃ及びＺｕｃにそれぞれ重畳して、上死
点、下死点の変更がなされる。

【００２２】Ｚ軸制御回路６は移動指令Ｃｚに基づいて
サーボモータ７を駆動してＺ軸を移動させる。位置検出
器８はＺ軸の位置を検出して、その座標値Ｚｐを前述し
た補正値演算回路５に入力する。また、プログラム１か
らＸ指令及びＹ指令がＸ軸制御回路１６及びＹ軸制御回
路２６に入力され、サーボモータ１７及び２７を介して
Ｘ軸及びＹ軸が制御される。

【００２３】以上のような除算回路２によって、チョッ
ピング移動幅の指令値を、軸制御の加減速に要する時間
及びサーボ系の遅れ時間の和の時間に相当するチョッピ
ング動作の位相遅れ時間Ｔによって除算し、クランプ速
度を決定し、速度クランプ回路３において送り速度Ｆｃ
をクランプしている。したがって、チョッピング動作の
位相遅れは、確実に上死点と下死点の間を往復するチョ
ッピング動作の１周期以内に抑えられる。これによって
、補正値演算手段によるチョッピング移動幅の補正値の
演算が、チョッピング始動の直後から、あるいは上死点
、下死点の変更の直後から開始される場合にも、補正さ
れたチョッピング移動幅がその指令値から大幅にずれる
ことがない。特に、チョッピング幅が小さい制御での過
渡状態の制御の安定性を確保するうえで、有効である。

【００２４】上記の説明では、除算回路２に対して、軸
制御の加減速に要する時間とサーボ系の遅れ時間との和
の時間をチョッピング動作の位相遅れ時間Ｔとして指令
するようにしたが、制御の安定性を高めるために多少の
余裕を設定しておくことも有効である。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、研削盤
等で行われるチョッピング動作のような往復運動の速度
がチョッピング動作の位相遅れ時間Ｔに対応して制限で
きる。従って、加工プログラムからどのような指令が与
えられても、数値制御装置におけるチョッピング移動幅
の補正は正しく行われる。このため、研削用の工具をチ
ョッピング動作させてワークを加工する場合に、モータ
への負荷を過大にすることなく、チョッピング指令の開
始時あるいは変更時のサーボ補正を常に円滑に行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の数値制御装置の構成を示し
たブロック図である。

【図２】チョッピング加工の一例を示した図である。

【図３】従来の数値制御装置によるチョッピング動作を
表したグラフである。

【図４】チョッピング開始時におけるチョッピング動作
を表したグラフである。

【図５】チョッピングの上・下死点の変更時におけるチ
ョッピング動作を表したグラフである。

【符号の説明】

１００　　加工プログラム ２　　除算回路 ３　　速度クランプ回路 ４　　チョッピング指令演算回路 ５　　補正値演算回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　研削盤等で行われるチョッピング動作
   におけるチョッピング移動幅を補正するチョッピング補
   正方式において、前記チョッピング移動幅の指令値を、
   チョッピング動作の位相遅れ時間によって除算してクラ
   ンプ速度を決定する除算手段と、前記除算手段からのク
   ランプ速度を越えて指令されるチョッピング速度をクラ
   ンプする速度クランプ手段と、前記チョッピング移動幅
   の指令値を実際のチョッピング動作の上死点、下死点の
   検出値に基づいて補正する補正値演算手段と、を有する
   ことを特徴とするチョッピング制御方式。
2. 【請求項２】　　前記除算手段には、軸制御の加減速に
   要する時間とサーボ系の遅れ時間との和の時間をチョッ
   ピング動作の位相遅れ時間として指令することを特徴と
   する請求項１記載のチョッピング制御方式。