JPH04336943A - Tracer control device - Google Patents

Tracer control device

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JPH04336943A
JPH04336943A JP13187791A JP13187791A JPH04336943A JP H04336943 A JPH04336943 A JP H04336943A JP 13187791 A JP13187791 A JP 13187791A JP 13187791 A JP13187791 A JP 13187791A JP H04336943 A JPH04336943 A JP H04336943A
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JP
Japan
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tracer head
command
tool
axis
command value
Prior art date
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Application number
JP13187791A
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Japanese (ja)
Inventor
Hitoshi Matsuura
仁 松浦
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Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To avoid the bite of a tool into a work, by carrying out a scaling process while delaying the tool for a specified time from a tracer head and using correction commands for auxiliary shafts. CONSTITUTION:A tracer control device is provided with an auxiliary shaft control means driving a tracer head for every shaft of a tool with respective sub-motors 37 superposed on a main motor 36. A correction culculating means 5 monitors the displacement of the tracer head, and when it exceeds a specified threshold value the means 5 decides a correction command value VxC for a feed shaft driving command. A tracer velocity command value Vx is corrected basing on the correction command value VxC, and N-times multiplied in a N-times multiplying circuit 1a, and delayed for a specified time T by means of a FIFO memory 1b to be outputted to the main motor 36. To the auxiliary shaft control means, a velocity command obtained by subtracting a feed shaft driving command NVx(t+T) from the tracer velocity command value Vx is applied.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明はトレーサヘッドがカッタ
による加工に先行してモデルをならう場合に、コーナ部
でカッタ通路をトレーサヘッドの通路に対して変更する
ようにしたならい制御装置に関し、特にスケーリング機
能を付加してモデル形状を伸長し、あるいは収縮した加
工を可能にしたならい制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a tracing control device that changes the cutter path relative to the path of the tracer head at a corner when the tracer head traces a model prior to machining with a cutter. In particular, the present invention relates to a tracing control device that has a scaling function added to enable machining that expands or contracts a model shape.

【0002】0002

【従来の技術】従来のならい制御装置では、ならい工作
機械のカッタ(工具)軸がトレーサヘッドと機械的に一
体に結合されていることを前提にして、ならい制御を行
っていた。すなわち、ならい制御装置はスタイラスに加
わる各軸の変位量をトレーサヘッドにより検出し、この
変位量を用いてならい演算回路において各軸の速度指令
を演算する。そして、この速度指令により各軸のモータ
を駆動してカッタをワークに対して相対的に移動させる
と共に、同速度でトレーサヘッドをモデル面に沿って移
動させる。これら動作を繰り返して、モデルの形状と同
形の加工をワークに施すならい制御が実行される。
2. Description of the Related Art Conventional profiling control devices perform profiling control on the premise that the cutter (tool) shaft of a profiling machine tool is mechanically coupled integrally with a tracer head. That is, the profiling control device detects the amount of displacement of each axis applied to the stylus using the tracer head, and uses this amount of displacement to calculate a speed command for each axis in the profiling calculation circuit. Then, the motors of each axis are driven by this speed command to move the cutter relative to the workpiece, and the tracer head is moved along the model surface at the same speed. By repeating these operations, tracing control is executed to process the workpiece in the same shape as the model.

【0003】このように、従来のならい制御装置でなら
い速度指令値によりカッタ等の工具とワークとを相対移
動させる場合には、トレーサヘッドと工具とは形成され
た送り軸駆動指令で一体に同時駆動され、特に、カッタ
軸に対してトレーサヘッドを先行させるような機能を有
していなかった。
[0003] As described above, when a conventional profiling control device moves a tool such as a cutter and a workpiece relative to each other using a profiling speed command value, the tracer head and the tool are moved together and simultaneously by a feed axis drive command that is formed. In particular, the tracer head did not have the function of leading the tracer head relative to the cutter shaft.

【0004】0004

【発明が解決しようとする課題】しかし、トレーサヘッ
ドの先端に設けたスタイラスでモデルをならう場合に、
スタイラスがモデルのコーナ部等に突き当たると、一時
的にトレーサヘッドがモデルに食い込んだ状態と等価に
なる。トレーサヘッドの駆動部を構成するサーボ系の遅
れ、機械の慣性等の影響等によりトレーサヘッドが行き
過ぎようとするからである。
[Problem to be solved by the invention] However, when tracing a model with a stylus provided at the tip of the tracer head,
When the stylus hits a corner of the model, the tracer head temporarily bites into the model. This is because the tracer head tends to go too far due to delays in the servo system that constitutes the drive section of the tracer head, inertia of the machine, and other factors.

【0005】この結果、カッタもトレーサヘッドと同じ
量だけワークに食い込み、コーナ部での加工精度が低下
する。そこで、発明者は先にトレーサヘッドに対して工
具を一定時間遅らせて同一の経路でならいを行えるなら
い制御装置を提案し、出願している(整理番号FAP1
121、提出日平成3年2月5日)。
As a result, the cutter also bites into the workpiece by the same amount as the tracer head, reducing machining accuracy at the corner. Therefore, the inventor previously proposed and filed an application for a tracing control device that can delay the tool for a certain period of time with respect to the tracer head and trace the same path.
121, submission date February 5, 1991).

【0006】上記提案によれば、工作機械の各軸上の、
それぞれ送り軸に重畳する補助軸を設け、補助軸制御手
段によってトレーサヘッドを工具軸に先行させて、モデ
ルをならわせる。これによってモデルのコーナ部などの
形状急変部分におけるトレーサヘッドの食い込みを検出
して、工具によるならい加工におけるコーナ部での食い
込みを未然に防止することができる。
According to the above proposal, on each axis of the machine tool,
Auxiliary axes are provided that overlap the respective feed axes, and the auxiliary axis control means causes the tracer head to precede the tool axis to align the model. As a result, it is possible to detect biting of the tracer head in a part of the model where the shape changes suddenly, such as a corner, and prevent biting in the corner during tracing machining using a tool.

【0007】上記提案のならい制御装置では形状急変部
分の検出は可能であるが、単にトレーサヘッドの通路を
、ある量だけ遅れてカッタが追従するだけであれば、食
い込みは防止できない。そこで、工具による連続したな
らい加工を実行しようとすれば、工具通路をモデルの形
状急変部分で変更し、トレーサヘッドの経路と異ならせ
る必要があった。
[0007] Although the profiling control device proposed above can detect a sudden change in shape, if the cutter simply follows the path of the tracer head with a certain amount of delay, it cannot prevent digging. Therefore, in order to perform continuous tracing machining using a tool, it was necessary to change the tool path at parts of the model where the shape changes suddenly, so that it differs from the path of the tracer head.

【0008】また、ワークが膨張率の大きな金属である
場合には、工具による切削時の熱膨張などによって、な
らいモデルに対して実際に加工された金型の大きさが異
なってくることがある。そこで、たとえば予め多少拡大
したモデル形状をトレーサヘッドでならうことによって
、ワークを切削して本来の必要とする金型を得る方法が
従来から行われていた。しかし、このような方法はモデ
ルの作成に多大な労力を必要とする点で問題があった。
Furthermore, if the workpiece is a metal with a large coefficient of expansion, the size of the mold actually machined may differ from the profile model due to thermal expansion during cutting with a tool. . Therefore, a method has conventionally been used in which, for example, a slightly enlarged model shape is traced in advance with a tracer head, and the workpiece is cut to obtain the originally required mold. However, this method has a problem in that it requires a great deal of effort to create the model.

【0009】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、トレーサヘッドに対して工具を一定時間遅ら
せて、スケーリング加工を行い、しかも補助軸に対する
補正指令によってワークへの工具の食い込みを確実に回
避できるならい制御装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of these points, and it performs scaling processing by delaying the tool relative to the tracer head for a certain period of time, and also prevents the tool from digging into the workpiece by a correction command to the auxiliary axis. It is an object of the present invention to provide a profiling control device that can reliably avoid this.

【0010】0010

【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、トレーサヘッドで検出された変位量をな
らい演算して工具各軸のならい速度指令値を求め、これ
らならい速度指令値により前記工具とワークとを相対移
動させる送り軸駆動指令を形成するならい制御装置にお
いて、前記送り軸に重畳して設けられた補助軸を制御し
て、前記送り軸に平行して前記トレーサヘッドをモデル
に対して相対移動させる補助軸制御手段と、前記トレー
サヘッドが受ける変位量を監視して、設定されたしきい
値を越える変位量が検出された時点で前記送り軸駆動指
令に対する補正指令値を決定する補正演算手段と、前記
補正指令値に基づいて補正された送り軸駆動指令の値を
定数(N)倍するとともに、一定時間(T)だけ遅延し
て出力する指令出力手段と、前記指令出力手段が出力す
る送り軸駆動指令の値を前記ならい速度指令値から減算
して、前記補助軸制御手段への速度指令を出力する減算
手段と、を有することを特徴とするならい制御装置が提
供される。
[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, the present invention calculates the displacement amount detected by the tracer head to obtain a tracing speed command value for each axis of the tool, and uses these tracing speed command values. In a profiling control device that generates a feed axis drive command for relatively moving the tool and workpiece, an auxiliary axis provided superimposed on the feed axis is controlled to model the tracer head in parallel to the feed axis. an auxiliary axis control means for moving the tracer head relative to the tracer head, and a correction command value for the feed axis drive command when a displacement amount exceeding a set threshold is detected; a correction calculation means for determining the value of the feed axis drive command; a command output means for multiplying the value of the feed axis drive command corrected based on the correction command value by a constant (N) and outputting the result after delaying by a certain time (T); A profiling control device is provided, comprising: subtraction means for subtracting the value of the feed axis drive command output by the output means from the profiling speed command value and outputting a speed command to the auxiliary axis control means. be done.

【0011】[0011]

【作用】工具の各軸毎に、トレーサヘッドがそれぞれ送
り軸に重畳する補助軸を有し、補助軸制御手段によって
トレーサヘッドを制御しているから、トレーサヘッドは
工具軸と独立して駆動される。補正演算手段は、トレー
サヘッドが受ける変位量を監視し、設定されたしきい値
を越える変位量が検出された時点で、送り軸駆動指令に
対する補正指令値を決定する。ならい速度指令値は補正
指令値に基づいて補正され、かつ、工作機械の各軸に対
して一定時間Tだけ遅延してN倍のスケーリングされた
値で出力される。補助軸制御手段には、ならい速度指令
値から送り軸駆動指令を減算した速度指令値が与えられ
る。その結果、トレーサヘッドを工具軸に先行させてモ
デルをならわせ、モデル形状をN倍に伸長し、あるいは
収縮した加工をワークに施すとともに、モデルのコーナ
部ではトレーサヘッドの食い込みを検出して、補正され
た通路指令を工具に与え、コーナ部での食い込みを未然
に防止することができる。
[Operation] The tracer head has an auxiliary axis superimposed on the feed axis for each axis of the tool, and the tracer head is controlled by the auxiliary axis control means, so the tracer head is driven independently of the tool axis. Ru. The correction calculation means monitors the amount of displacement received by the tracer head, and determines a correction command value for the feed axis drive command when a displacement amount exceeding a set threshold is detected. The profiling speed command value is corrected based on the correction command value, and is output as a value scaled by N times with a delay of a certain time T to each axis of the machine tool. The auxiliary axis control means is given a speed command value obtained by subtracting the feed axis drive command from the profile speed command value. As a result, the tracer head is placed in front of the tool axis to align the model, the model shape is expanded or contracted by N times, and machining is applied to the workpiece, and the bite of the tracer head is detected at the corners of the model. By giving the corrected path command to the tool, it is possible to prevent biting at corners.

【0012】0012

【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。図1はならい制御装置の主要な制御要素を示す
ブロック図である。図では工具をならい制御する3軸の
内のX軸に対応する部分の構成のみが示されているが、
例えばY軸、あるいはZ軸の制御要素も、同様に構成さ
れる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the main control elements of the profile control device. The figure shows only the configuration of the part corresponding to the X-axis of the three axes that control the tool, but
For example, the Y-axis or Z-axis control elements are similarly configured.

【0013】X軸方向のならい速度指令値Vxは、トレ
ーサヘッドで検出された変位量をならい演算して、一定
の演算周期で求められる。このならい速度指令値Vxは
、合成回路2を介して、送り軸駆動指令Vx(t)とし
てN倍回路1aに入力されている。このN倍回路1aは
、ディレイバッファ機能を持つ、いわゆる先入れ先出し
の記憶手段であるFIFOメモリ1bとともに、送り軸
駆動指令の指令出力手段を構成している。
The tracing speed command value Vx in the X-axis direction is obtained at a constant calculation cycle by tracing the amount of displacement detected by the tracer head. This profile speed command value Vx is inputted to the N-times circuit 1a via the synthesis circuit 2 as the feed axis drive command Vx(t). This N-multiplying circuit 1a constitutes a command output means for a feed axis drive command together with a FIFO memory 1b which is a so-called first-in, first-out storage means having a delay buffer function.

【0014】ならい速度指令値Vxは、N倍されて入力
された順に、このFIFOメモリ1bで複数の送り軸駆
動指令データNVx(t)として記憶される。これらの
送り軸駆動指令データは、メモリ1bの記憶容量があふ
れた時点で最初に入力されたデータから順に、一定時間
Tだけ遅延した送り軸駆動指令データNVx(t+T)
として出力される。なお、このN倍回路1aの定数Nと
FIFOメモリ1bによる遅延時間Tは、ワークの種類
やトレーサヘッドが工具に対して先行するべき距離に応
じて、外部からの設定信号により自由に設定される。
The profile speed command value Vx is multiplied by N and stored in the FIFO memory 1b in the order in which it was input as a plurality of feed axis drive command data NVx(t). These feed axis drive command data are the feed axis drive command data NVx(t+T) delayed by a certain period of time T, in order from the first input data when the storage capacity of the memory 1b overflows.
is output as Note that the constant N of the N-multiplier circuit 1a and the delay time T caused by the FIFO memory 1b can be freely set by an external setting signal depending on the type of workpiece and the distance that the tracer head should precede the tool. .

【0015】上記ならい速度指令値Vxは更に、減算回
路3に加算信号として入力されている。この減算回路3
では、ならい速度指令値Vxから上記FIFOメモリ1
bで遅延して出力された送り軸駆動指令データNVx(
t+T)を減算している。この減算回路3の減算結果は
、更に補正用の演算回路4で補正され、X軸サブモータ
(Xs)37への速度指令値として出力される。
The profile speed command value Vx is further input to a subtraction circuit 3 as an addition signal. This subtraction circuit 3
Now, from the profiling speed command value Vx, the FIFO memory 1 is
The feed axis drive command data NVx (
t+T) is subtracted. The subtraction result of the subtraction circuit 3 is further corrected by a correction arithmetic circuit 4 and output as a speed command value to the X-axis sub-motor (Xs) 37.

【0016】このように、分配演算された各軸のならい
速度指令値Vx等をカッタ側に出力する際に、N倍回路
1aとFIFOメモリ1bから構成される指令出力手段
によって、N倍にスケーリングされた送り軸駆動指令が
必要な時間だけ遅延されてメインモータ36に出力され
る。すなわち、N倍回路1aでカッタの移動量をモデル
形状に対してN倍に伸長し、あるいは収縮した加工を可
能にし、更にFIFOメモリ1bにおいて一定時間記憶
されることにより、必要時間だけ遅延されたX軸駆動指
令NVx(t+T)として、X軸メインモータ(Xm)
36に出力される。
In this way, when outputting the distributed profiling speed command value Vx etc. of each axis to the cutter side, the command output means consisting of the N-fold circuit 1a and the FIFO memory 1b scales it by a factor of N. The sent feed axis drive command is delayed by the necessary time and output to the main motor 36. In other words, the N-fold circuit 1a expands or contracts the cutter movement by N times with respect to the model shape, and furthermore, it is stored for a certain period of time in the FIFO memory 1b, so that it is delayed by the necessary time. As the X-axis drive command NVx (t+T), the X-axis main motor (Xm)
36.

【0017】なおトレーサヘッドとモデルとの相対移動
は、メインモータ36の動きに重畳して制御するサブモ
ータ37によって、ならい速度指令値Vxと等価に制御
される。すなわち、メインモータ36による移動量は、
FIFOメモリ1bから出力される送り軸駆動指令デー
タNVx(t+T)によって決定され、サブモータ37
による移動量は、Vx(t)−NVx(t+T)によっ
て決定される。したがって、モデルからみたトレーサヘ
ッドの相対的な移動量はVx(t)となる。これによっ
て、サブモータ37はトレーサヘッドをカッタの動きに
先行しつつ、モデルからみたトレーサヘッドの移動軌跡
がならい速度指令値Vxによる移動軌跡に正確に一致す
る。
Note that the relative movement between the tracer head and the model is controlled equivalently to the tracing speed command value Vx by a sub-motor 37 which is controlled superimposed on the movement of the main motor 36. In other words, the amount of movement by the main motor 36 is
It is determined by the feed axis drive command data NVx (t+T) output from the FIFO memory 1b, and the sub motor 37
The amount of movement is determined by Vx(t)-NVx(t+T). Therefore, the relative movement amount of the tracer head as seen from the model is Vx(t). As a result, the sub-motor 37 moves the tracer head in advance of the movement of the cutter, and the tracer head movement trajectory seen from the model accurately matches the movement trajectory based on the speed command value Vx.

【0018】ところで合成回路2には、補正演算回路5
からモデルの形状急変部分に対応した補正指令値VxC
が指令され、ならい速度指令値Vxと合成される。この
補正指令値VxCに基づいて補正された送り軸駆動指令
Vx(t)がN倍回路1aに入力される。この補正演算
回路5には、外部からしきい値εtが設定され、かつト
レーサヘッドが受ける変位量εiが所定の演算周期毎に
入力されている。後に説明するように、この補正演算回
路5では、各軸毎の変位ベクトルεx,εy,εzと、
これら変位ベクトルεx,εy,εzから決定される合
成変位量εに基づいて、トレーサヘッドが受ける変位量
εiを監視し、補正演算回路5に設定されたしきい値ε
tを越える変位量εiが検出された時点で、送り軸駆動
指令Vx(t)に対する補正指令値VxCが入力される
。その結果、ならい速度指令値Vxと補正指令値VxC
とを合成した大きさのX軸駆動指令が決定される。
By the way, the synthesis circuit 2 includes a correction calculation circuit 5.
Correction command value VxC corresponding to the sudden shape change part of the model
is commanded and combined with the profile speed command value Vx. The feed axis drive command Vx(t) corrected based on this corrected command value VxC is input to the N-fold circuit 1a. A threshold value εt is set to the correction calculation circuit 5 from the outside, and the amount of displacement εi received by the tracer head is inputted at every predetermined calculation cycle. As will be explained later, in this correction calculation circuit 5, displacement vectors εx, εy, εz for each axis,
Based on the composite displacement amount ε determined from these displacement vectors εx, εy, and εz, the displacement amount εi received by the tracer head is monitored, and the threshold value ε set in the correction calculation circuit 5 is
At the time when a displacement amount εi exceeding t is detected, a correction command value VxC for the feed axis drive command Vx(t) is input. As a result, the profiling speed command value Vx and the correction command value VxC
An X-axis drive command having a size that is a composite of the above is determined.

【0019】こうして、形状急変部分を検出した場合に
は、メインモータ36は単にトレーサヘッドの通路をあ
る量だけ遅れて工具が追従するように制御するだけでな
く、食い込みを防止すべく補正指令値VxCを決定して
、ワークへの工具の食い込みを回避しつつ連続したなら
い加工を可能にするものである。更に、上記補正指令値
VxCによってX軸の駆動量がならい速度指令値Vxか
ら変動する等の原因で、一時的にトレーサヘッドとカッ
タの移動軌跡が一致しなくなる。そこで、例えばトレー
サヘッドが現実に工具に対して先行している距離(実先
行量La)に基づいて、X軸サブモータ37への速度指
令値を補正する信号を形成し、補正用の演算回路4に入
力するようにしている。
In this way, when a sudden change in shape is detected, the main motor 36 not only controls the path of the tracer head so that the tool follows it with a certain amount of delay, but also adjusts the correction command value to prevent digging. By determining VxC, it is possible to perform continuous tracing machining while avoiding the tool biting into the workpiece. Furthermore, the movement loci of the tracer head and cutter temporarily do not match due to causes such as the X-axis drive amount varying from the speed command value Vx due to the correction command value VxC. Therefore, for example, a signal for correcting the speed command value to the X-axis sub-motor 37 is formed based on the distance that the tracer head actually leads with respect to the tool (actual leading amount La), and the correction arithmetic circuit 4 I am trying to input it into .

【0020】この点について、さらに図1における先行
量の補正に対応する構成について説明する。演算回路6
は、ならい速度指令値Vxから上記FIFOメモリ1b
で遅延された送り軸駆動指令データNVx(t+T)を
減算するものであって、上記減算回路3に対応している
。減算結果は速度指令から位置指令に変換された後に、
指令先行量(理論先行量)Lとしてレジスタ回路7に入
力される。このレジスタ回路7に格納されるデータは、
カッタの動きに先行すべきトレーサヘッドに対してなら
い制御装置から指令される指令先行量Lの現在値を示す
ものである。他方、トレーサヘッドの実先行量Laは、
各軸毎のサブモータからフィードバックされる帰還信号
としてレジスタ回路8に格納される。これら2つのレジ
スタ回路7,8の出力は、演算回路9において比較され
る。即ち、演算回路9には減算信号として指令先行量L
が、加算信号として実先行量Laが入力され、X軸サブ
モータ37の補正信号がLとLaの差分として演算回路
9で演算される。この演算回路9の出力(L−La)は
、定数回路10で所定のゲインGを乗じて、上記補正用
の演算回路4の減算信号とされる。
Regarding this point, the configuration corresponding to the correction of the advance amount in FIG. 1 will be further explained. Arithmetic circuit 6
is from the profile speed command value Vx to the above FIFO memory 1b.
This circuit subtracts the delayed feed axis drive command data NVx (t+T), and corresponds to the subtraction circuit 3 described above. After the subtraction result is converted from the speed command to the position command,
It is input to the register circuit 7 as the command advance amount (theoretical advance amount) L. The data stored in this register circuit 7 is
This shows the current value of the command leading amount L which is commanded by the tracing control device to the tracer head which is to precede the movement of the cutter. On the other hand, the actual leading amount La of the tracer head is
The signal is stored in the register circuit 8 as a feedback signal fed back from the sub-motor for each axis. The outputs of these two register circuits 7 and 8 are compared in an arithmetic circuit 9. That is, the arithmetic circuit 9 receives the command advance amount L as a subtraction signal.
However, the actual advance amount La is input as an addition signal, and the correction signal of the X-axis sub-motor 37 is calculated as the difference between L and La in the calculation circuit 9. The output (L-La) of this arithmetic circuit 9 is multiplied by a predetermined gain G in a constant circuit 10 and is used as a subtraction signal for the arithmetic circuit 4 for correction.

【0021】なお、先行量がスケーリングにより増減す
るため、先行量、即ち遅延時間Tの設定に際しては倍率
Nを考慮する必要もある。拡大あるいは縮小の割合を考
慮する必要が生じる場合は、FIFOメモリ1bから出
力される送り軸駆動指令データNVx(t+T)の値を
、1/N倍してから演算回路6に入力する。
[0021] Since the advance amount increases or decreases due to scaling, it is also necessary to consider the magnification N when setting the advance amount, that is, the delay time T. If it becomes necessary to consider the rate of expansion or contraction, the value of the feed axis drive command data NVx (t+T) output from the FIFO memory 1b is multiplied by 1/N and then input to the arithmetic circuit 6.

【0022】このように本発明のならい制御装置では、
モデルを先行してならってそのN倍の大きさでワークを
加工できる。しかも、その際に実先行量Laを常に指令
先行量Lに合わせるように、各軸毎の先行量に対してフ
ィードバック制御が掛けられるため、モデル形状に基づ
く指令速度の変動があっても、常にトレーサヘッドとカ
ッタの移動軌跡が一致するように制御できる。なお、指
令出力手段を構成するN倍回路1aとFIFOメモリ1
bとの接続関係を入れ換えて、FIFOメモリ1bの出
力をN倍回路1aによって伸長し、あるいは収縮するよ
うにしても良い。
[0022] As described above, in the profiling control device of the present invention,
By tracing a model in advance, you can process a workpiece N times the size. Moreover, since feedback control is applied to the advance amount for each axis so that the actual advance amount La always matches the commanded advance amount L, even if there are fluctuations in the command speed based on the model shape, the The tracer head and cutter can be controlled so that their movement trajectories match. Note that the N-times circuit 1a and the FIFO memory 1 constituting the command output means
The output of the FIFO memory 1b may be expanded or contracted by the N-fold circuit 1a by switching the connection relationship with the FIFO memory 1b.

【0023】図2は、上記補正演算回路5に入力される
トレーサヘッドの変位量εiと、補正指令値VxCによ
って補正されたX軸駆動指令VxB(或いはZ軸駆動指
令VzB)との関係を説明する図である。以下の説明で
は、X軸駆動指令VxBを送り軸駆動指令データNVx
(t+T)とみなし、そのNを1に想定している。同図
の(a)は、X−Z平面での内角の輪郭ならいの場合の
、工具34に先行するトレーサヘッド32の食い込みを
説明する図である。コーナ部でのトレーサヘッド32の
動作では、まずX軸方向の変位が増大し、遅れてZ軸方
向の変位が減少する。一般に変位の方向はX,Y,Zの
3軸について発生するので、トレーサヘッド32の各軸
毎の変位ベクトルεx,εy,εzから合成変位量εを
ε2 =εx2 +εy2 +εz2となるように決定
している。そして、しきい値εtからの差分(ε−εt
)が誤差変位Δεiとして所定演算周期毎に補正演算回
路5で演算される。
FIG. 2 illustrates the relationship between the displacement amount εi of the tracer head input to the correction calculation circuit 5 and the X-axis drive command VxB (or Z-axis drive command VzB) corrected by the correction command value VxC. This is a diagram. In the following explanation, the X-axis drive command VxB is used as the feed-axis drive command data NVx.
(t+T), and its N is assumed to be 1. (a) of the same figure is a diagram illustrating the biting of the tracer head 32 preceding the tool 34 in the case of tracing the contour of an internal angle in the X-Z plane. When the tracer head 32 moves at a corner, the displacement in the X-axis direction first increases, and the displacement in the Z-axis direction decreases after a delay. Generally, the direction of displacement occurs in the three axes of X, Y, and Z, so the composite displacement amount ε is determined from the displacement vectors εx, εy, and εz of each axis of the tracer head 32 so that ε2 = εx2 +εy2 +εz2. ing. Then, the difference from the threshold εt (ε−εt
) is calculated as the error displacement Δεi by the correction calculation circuit 5 at every predetermined calculation cycle.

【0024】同図の(b)には、時間軸に対してトレー
サヘッド32の位置X2における合成変位量εiの変化
が示されている。時刻t1でしきい値εtを越える変位
量εiが入力されると、補正演算回路5では補正指令値
VxCi,VzCiが次式に基づいて決定される。   VxCi=VCi×cosθ−VN×cosθ  
          ...(1)  VzCi=VC
i×sinθ−VN×sinθ           
 ...(2)
FIG. 3B shows a change in the composite displacement amount εi at the position X2 of the tracer head 32 with respect to the time axis. When a displacement amount εi exceeding a threshold value εt is input at time t1, the correction calculation circuit 5 determines correction command values VxCi and VzCi based on the following equations. VxCi=VCi×cosθ−VN×cosθ
.. .. .. (1) VzCi=VC
i×sinθ−VN×sinθ
.. .. .. (2)

【0025】ここで、VCiは誤差変位
Δεiを1演算周期sで除算した値であり、誤差変位を
1演算周期でキャンセルするために必要な補正距離に相
当する。VNは、ならい演算におけるモデル法線方向の
補正速度成分に、θはならい方向角度にそれぞれ相当す
る値である。
Here, VCi is a value obtained by dividing the error displacement Δεi by one calculation period s, and corresponds to the correction distance required to cancel the error displacement in one calculation period. VN is a value corresponding to a corrected velocity component in the model normal direction in the profiling calculation, and θ is a value corresponding to the profiling direction angle.

【0026】同図の(c)は、トレーサヘッド32が位
置X2にあるとき、工具34の補正指令値VxCによっ
て補正されたX軸駆動指令VxBを示している。X軸駆
動指令VxBは、一旦FIFOメモリ1bに記憶され、
一定時間ΔTだけ遅れて出力されるから、トレーサヘッ
ド32の先行するべき距離を自由に設定しておけば、X
−Z平面での工具34のワークに対する食い込みを確実
に防止できる。
(c) of the figure shows the X-axis drive command VxB corrected by the correction command value VxC of the tool 34 when the tracer head 32 is at position X2. The X-axis drive command VxB is temporarily stored in the FIFO memory 1b,
Since the output is delayed by a certain time ΔT, if you freely set the distance that the tracer head 32 should lead,
- It is possible to reliably prevent the tool 34 from biting into the workpiece on the Z plane.

【0027】図3には、X−Z平面でのカッタ通路、ト
レーサヘッドの通路及び補正速度の関係の一例を示す。 座標点Pでしきい値εtを越えるトレーサヘッドの変位
量εiが検出されたとすると、トレーサヘッドはならい
演算で決定される速度成分Vxi,Vziで移動され、
誤差変位Δεiに応じて決定される補正指令値の差分V
xC(i)−VxC(i−1),VzC(i)−VzC
(i−1)をならい速度指令値Vx(i−1),Vz(
i−1)にそれぞれ加算した補正速度が、各軸駆動指令
VxBi,VzBiとしてFIFOメモリ1bに格納さ
れる。FIFOメモリ1bが例えば10演算周期だけ遅
れて各軸駆動指令VxBi,VzBiをメインモータ3
6に出力するとすれば、カッタ通路はその分だけ遅れて
座標点Pに到達し、その後に補正された各軸駆動指令V
xBi,VzBiに応じて決定されるカッタ通路をなら
うことになる。
FIG. 3 shows an example of the relationship between the cutter path, the tracer head path, and the correction speed in the X-Z plane. Assuming that a displacement εi of the tracer head exceeding a threshold value εt is detected at the coordinate point P, the tracer head is moved with velocity components Vxi and Vzi determined by tracing calculation,
Difference V in correction command value determined according to error displacement Δεi
xC(i)-VxC(i-1), VzC(i)-VzC
(i-1), speed command values Vx(i-1), Vz(
The corrected speeds added to i-1) are stored in the FIFO memory 1b as each axis drive command VxBi, VzBi. The FIFO memory 1b transmits each axis drive command VxBi, VzBi to the main motor 3 with a delay of, for example, 10 calculation cycles.
6, the cutter path will arrive at the coordinate point P with a delay corresponding to that amount, and then the corrected each axis drive command V
The cutter path is determined according to xBi and VzBi.

【0028】図4は本発明のならい制御装置及びならい
工作機械の全体の構成を示すブロック図である。図にお
いて、ならい制御装置20はならい演算や上述した各種
の演算を実行するCPU11、制御プログラムを記憶す
るROM12、上記レジスタ回路7,8等の記憶手段に
対応するRAM13、及び不揮発性メモリ14を有して
いる。不揮発性メモリ14は図示されていないバッテリ
でバックアップされており、操作パネル21より入力さ
れたならい方向やならい速度等に関する各種のパラメー
タが格納されている。
FIG. 4 is a block diagram showing the overall configuration of the profiling control device and profiling machine tool of the present invention. In the figure, a tracing control device 20 includes a CPU 11 that executes tracing calculations and the various calculations described above, a ROM 12 that stores a control program, a RAM 13 that corresponds to storage means such as the register circuits 7 and 8, and a nonvolatile memory 14. are doing. The nonvolatile memory 14 is backed up by a battery (not shown), and stores various parameters related to the tracing direction, tracing speed, etc. that are input from the operation panel 21.

【0029】サーボアンプ22,23はならい制御装置
20から指令される送り軸駆動指令を受け、X軸,Z軸
等のメインモータを駆動する。また、サーボアンプ24
,25はならい制御装置20から指令される補助軸駆動
指令を受け、X軸,Z軸等のサブモータを駆動する。 ならい工作機械30は、三次元のならい加工を可能とす
るために、図示しないY軸も含めた3軸それぞれについ
て、送り軸に対して平行に重畳して補助軸が設けられて
いる。そして、ならい工作機械30側のトレーサヘッド
31は、その先端のスタイラス32がモデル33に接触
することにより生じるX軸,Y軸及びZ軸方向の各変位
量εx,εy及びεzを検出し、ならい制御装置20に
入力している。
The servo amplifiers 22 and 23 receive a feed axis drive command from the profile control device 20 and drive the main motors for the X-axis, Z-axis, etc. In addition, the servo amplifier 24
, 25 receive auxiliary axis drive commands from the profile control device 20 and drive sub motors for the X axis, Z axis, etc. In order to enable three-dimensional profiling, the profiling machine tool 30 is provided with auxiliary axes parallel to and superimposed on the feed axis for each of the three axes including the Y-axis (not shown). Then, the tracer head 31 on the tracing machine tool 30 side detects the displacements εx, εy, and εz in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions caused by the stylus 32 at its tip coming into contact with the model 33, and performs tracing. It is input to the control device 20.

【0030】カッタ34はコラム35に取りつけられ、
コラム35はメインモータ36zmによってZ軸方向に
移動される。また、コラム35にはサブモータ37zs
及び37xsが装着されており、これらのサブモータ3
7zs及び37xsによって、コラム35の移動に重畳
してトレーサヘッド31はさらにZ軸方向及びX軸方向
に移動する。ワーク38はモデル33とともにテーブル
39上に固定されており、テーブル39はメインモータ
36xmによってX軸方向に移動される。
[0030] The cutter 34 is attached to the column 35,
The column 35 is moved in the Z-axis direction by a main motor 36zm. In addition, the column 35 has a sub motor 37zs
and 37xs are installed, and these sub motors 3
7zs and 37xs, the tracer head 31 further moves in the Z-axis direction and the X-axis direction superimposed on the movement of the column 35. The workpiece 38 and the model 33 are fixed on a table 39, and the table 39 is moved in the X-axis direction by a main motor 36xm.

【0031】そして、メインモータ36xm及び36z
mは一定時間Tだけ遅延してN倍のスケーリングされた
値の送り軸駆動指令Vxm及びVzmに従って回転され
る。又、サブモータ37xs及び37zsは、送り軸駆
動指令Vxm,Vzmとは異なる速度指令値Vxs及び
Vzsとして、ならい速度指令値から送り軸駆動指令を
減算した速度指令値に従って回転する。
[0031] And the main motors 36xm and 36z
m is rotated with a delay of a certain time T in accordance with the feed axis drive commands Vxm and Vzm, which are scaled values N times. Further, the sub motors 37xs and 37zs rotate according to speed command values obtained by subtracting the feed axis drive command from the profiling speed command value, as speed command values Vxs and Vzs different from the feed axis drive commands Vxm and Vzm.

【0032】上記構成のならい工作機械30では、なら
い制御装置20によってトレーサヘッド31が通過した
経路をN倍し、モデル形状に相似の軌跡に沿ってカッタ
34が一定時間遅れて通過する。即ち、カッタ34に先
行してトレーサヘッド31がモデル33をならっており
、そのために、前述した図2に示すようなコーナ部CN
でトレーサヘッド31が食い込み状態になったとき、カ
ッタ34による切削の経路が補正される。そして、この
ような先行検出ならいに対して、ワークの熱膨張等を見
込んだスケーリング機能を付加することができる。した
がって、トレーサヘッドに対して工具を一定時間遅らせ
てスケーリング加工を行う場合も、カッタ34を停止さ
せることなく、ワーク38に対する食い込んだ切削がな
されないように経路補正できる。
In the profiling machine tool 30 having the above configuration, the profiling control device 20 multiplies the path traversed by the tracer head 31 by N times, and the cutter 34 passes along a trajectory similar to the model shape with a certain time delay. That is, the tracer head 31 follows the model 33 in advance of the cutter 34, and therefore the corner portion CN as shown in FIG.
When the tracer head 31 enters the biting state, the cutting path by the cutter 34 is corrected. A scaling function that takes into account thermal expansion of the workpiece can be added to such advance detection pattern. Therefore, even when scaling is performed by delaying the tool for a certain period of time with respect to the tracer head, the path can be corrected to prevent cutting into the workpiece 38 without stopping the cutter 34.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上説明したように本発明では、補助軸
を設けてトレーサヘッドを工具軸と独立して駆動し、ワ
ークが膨張率の大きな金属である場合にも、工具による
切削時の熱膨張などの影響を排除して、精度の良いなら
い制御が実現される。また、制御上で工具の移動を遅ら
せることにより、見掛け上トレーサヘッドを工具に先行
してならい速度指令値で移動させ、工具の食い込みを確
実に回避できる。しかも、工具通路をモデルの形状急変
部分で変更することで、ワークに対する連続したならい
加工を実行できる。
Effects of the Invention As explained above, in the present invention, an auxiliary shaft is provided to drive the tracer head independently of the tool shaft, and even when the workpiece is a metal with a large coefficient of expansion, the heat generated during cutting by the tool can be reduced. Accurate tracing control is achieved by eliminating effects such as expansion. Further, by delaying the movement of the tool under control, the tracer head is apparently moved in advance of the tool at the tracing speed command value, thereby reliably avoiding tool bite. Moreover, by changing the tool path at parts of the model where the shape changes suddenly, continuous tracing machining can be performed on the workpiece.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

【図1】本発明のならい制御装置の主要な制御要素を示
すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing main control elements of a profiling control device of the present invention.

【図2】トレーサヘッドの変位量εiと補正されたX軸
駆動指令VxBとの関係を説明する図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating the relationship between the displacement amount εi of the tracer head and the corrected X-axis drive command VxB.

【図3】カッタ通路、トレーサヘッドの通路及び補正速
度の関係の一例を示すX−Z平面図である。
FIG. 3 is an X-Z plan view showing an example of the relationship between the cutter path, the tracer head path, and the correction speed.

【図4】本発明のならい制御装置及びならい工作機械の
全体の構成を示すブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram showing the overall configuration of the profiling control device and profiling machine tool of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1a  N倍回路 1b  FIFOメモリ 2  合成回路 3  減算回路 4  補正用の演算回路 5  補正演算回路 1a N-fold circuit 1b FIFO memory 2 Synthesis circuit 3 Subtraction circuit 4. Calculation circuit for correction 5 Correction calculation circuit

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  トレーサヘッドで検出された変位量を
ならい演算して工具各軸のならい速度指令値を求め、こ
れらならい速度指令値により前記工具とワークとを相対
移動させる送り軸駆動指令を形成するならい制御装置に
おいて、前記送り軸に重畳して設けられた補助軸を制御
して、前記送り軸に平行して前記トレーサヘッドをモデ
ルに対して相対移動させる補助軸制御手段と、前記トレ
ーサヘッドが受ける変位量を監視して、設定されたしき
い値を越える変位量が検出された時点で前記送り軸駆動
指令に対する補正指令値を決定する補正演算手段と、前
記補正指令値に基づいて補正された送り軸駆動指令の値
を定数(N)倍するとともに、一定時間(T)だけ遅延
して出力する指令出力手段と、前記指令出力手段が出力
する送り軸駆動指令の値を前記ならい速度指令値から減
算して、前記補助軸制御手段への速度指令を出力する減
算手段と、を有することを特徴とするならい制御装置。
1. A tracing speed command value for each axis of the tool is obtained by tracing the displacement amount detected by the tracer head, and a feed axis drive command for relatively moving the tool and the workpiece is formed using these tracing speed command values. In the tracing control device, an auxiliary axis control means for controlling an auxiliary axis provided superimposed on the feed axis to move the tracer head relative to the model parallel to the feed axis, and the tracer head a correction calculation means for monitoring the amount of displacement received by the feed shaft drive command and determining a correction command value for the feed axis drive command when a displacement exceeding a set threshold value is detected; a command output means for multiplying the value of the feed axis drive command by a constant (N) and outputting it with a delay of a certain time (T); 1. A profiling control device comprising: subtraction means for subtracting a command value from a command value and outputting a speed command to the auxiliary axis control means.
【請求項2】  前記指令出力手段の定数N及びその遅
延時間Tを適宜に設定して、前記トレーサヘッドの前記
工具に対する先行量を決定することを特徴とする請求項
1記載のならい制御装置。
2. The profiling control device according to claim 1, wherein the leading amount of the tracer head relative to the tool is determined by appropriately setting a constant N of the command output means and a delay time T thereof.
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