JPH06110514A - 非真円形工作物加工用数値制御装置 - Google Patents
非真円形工作物加工用数値制御装置Info
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- JPH06110514A JPH06110514A JP28097892A JP28097892A JPH06110514A JP H06110514 A JPH06110514 A JP H06110514A JP 28097892 A JP28097892 A JP 28097892A JP 28097892 A JP28097892 A JP 28097892A JP H06110514 A JPH06110514 A JP H06110514A
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- Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
- Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
- Numerical Control (AREA)
Abstract
ことなく制御系の追随遅れを補正することで加工精度を
向上させる。 【構成】プロフィルデータから工具送り軸座標の時間に
関する関数である入力時間関数関数(b) と主軸座標の時
間に関する主軸時間関数(j) とを求め、入力時間関数を
フーリエ変換して入力周波数関数(c) を求め、入力周波
数関数に制御系の伝達関数を積算して、周波数応答であ
る出力周波数関数(e) を求め、出力周波数関数を逆フー
リエ変換して出力時間関数(f) を求め、出力時間関数と
入力時間関数とから誤差(g) を求め、その誤差に応じて
入力時間関数を補正した補正時間関数(h) を求め、補正
時間関数及び主軸時間関数に応じて工具送り軸及び主軸
を制御する。
Description
物(以下、単に「工作物」ともいう。)を加工制御する
数値制御装置に関する。特に、制御系の応答特性による
加工精度の劣化を防止した装置に関する。
な方向の砥石車の送りを主軸回転に同期して制御し、カ
ム等の工作物を研削加工する方法が知られている。砥石
車の送りを同期制御するには数値制御装置にプロフィル
データを付与することが必要である。このプロフィルデ
ータは砥石車を工作物の仕上げ形状に沿って往復運動、
すなわちプロフィル創成運動させるように、主軸の単位
回転角毎の砥石車の移動量を与えるものである。
ロフィルデータの他に砥石車の送り、切り込み、後退等
の加工サイクルを制御するための加工サイクルデータが
必要である。工作物は、この加工サイクルデータとプロ
フィルデータに基づき主軸の回転と砥石車の送りとが数
値制御されて加工される。
この加工サイクルデータとプロフィルデータに基づき主
軸の回転と砥石車の送りとが数値制御されて加工される
のであるが、とくにプロフィル創成運動における主軸と
工具送り軸の指令値に対する追随性の良否が加工精度
上、重要な問題である。
開昭63-77637号公報に記載の技術が知られている。この
方法では、工作物の仕上げ形状から決定される理想プロ
フィルデータで工作物を加工しながら、主軸の現実の位
置と工具送り軸の現実の移動量をパルスジェネレータで
測定して、測定プロフィルデータが求められる。そし
て、測定プロフィルデータと理想プロフィルデータとを
比較して誤差を求め、その誤差に応じて理想プロフィル
データを補正して実行プロフィルデータが求められる。
その後、その実行プロフィルデータによって、工作物が
現実に加工される。
を測定するために、試し加工をすることが必要となり、
実際の加工までの段取り時間が長くなるという問題があ
る。又、測定プロフィルデータを記憶するための大容量
のメモリが必要となる。
成されたものであり、その目的とするところは、効率の
良いプロフィルデータの補正を行うとともに、加工精度
を向上させることである。
めの発明の構成は、主軸座標と工具送り軸座標との関係
を規定したプロフィルデータに基づき非真円形工作物の
加工を制御する数値制御装置において、プロフィルデー
タから工具送り軸座標の時間に関する関数である入力時
間関数と主軸座標の時間に関する関数である主軸時間関
数とを演算する時間関数演算手段と、入力時間関数に基
づいて工具を移動させる制御系の伝達関数を記憶する伝
達関数記憶手段と、入力時間関数をフーリエ変換して入
力周波数関数を求めるフーリエ変換手段と、入力周波数
関数に伝達関数を積算して出力周波数関数を演算する積
算手段と、出力周波数関数をフーリエ逆変換して、出力
時間関数を求めるフーリエ逆変換手段と、出力時間関数
と入力時間関数とを比較して誤差を演算する誤差演算手
段と、誤差に基づいて、入力時間関数を補正して補正時
間関数を演算する補正時間関数演算手段と、補正時間関
数と主軸時間関数とに基づいて、工具送り軸と主軸とを
制御する軸制御手段とを設けたことである。
プロフィルデータから工具送り軸座標の時間関数である
入力時間関数と主軸時間関数とが演算される。このう
ち、入力時間関数はフーリエ変換されて入力周波数関数
が求められる。この入力周波数関数は、予め設定されて
いる制御系の伝達関数と積算演算され、出力周波数関数
が演算される。この出力周波数関数はフーリエ逆変換さ
れて、出力時間関数が演算される。この出力時間関数と
入力時間関数とが比較されて誤差が演算される。この誤
差に応じて入力時間関数が補正されて、補正時間関数が
演算される。この補正時間関数と主軸時間関数とに応じ
て、工具送り軸と主軸が制御される。
された工具送り軸の制御に関する入力時間関数と予め設
定されている制御系の伝達関数とを用いて、実際に加工
した場合の工具送り軸座標の時間に関する変化特性であ
る出力時間関数を予測演算し、その出力時間関数と入力
時間関数とから制御系の応答遅れによる加工誤差を予測
演算して、その加工誤差に基づいて入力時間関数を補正
するようにしている。
ち、プロフィルデータが変化しても、制御系の伝達関数
を考慮した補正演算が可能であるので、最初の加工から
本加工に入ることができる。よって、従来のように試し
加工をして実際のプロフィルを測定することが必要でな
くなるため、加工段取りが簡略化され、加工精度が向上
するという効果がある。
明する。図1は数値制御研削盤を示した構成図である。
10は数値制御研削盤のベッドで、このベッド10上に
はテーブル11が主軸軸線に平行なZ軸方向に摺動可能
に配設されている。テーブル11上には主軸13を軸架
した主軸台12が配設され、その主軸13はサーボモー
タ14により回転される。また、テーブル11上、右端
には心押台15が載置され、心押台15のセンタ16と
主軸13のセンタ17とによってカムから成る工作物W
が挾持されている。工作物Wは主軸13に突設された位
置決めピン18に嵌合し、工作物Wの回転位相は主軸1
3の回転位相に一致している。
に沿って進退可能な工具台20が案内され、工具台20
にはモータ21によって回転駆動される砥石車Gが支承
されている。この工具台20は、図略の送り螺子を介し
てサーボモータ23に連結され、サーボモータ23の正
逆転により前進後退される。
置30から指令パルスを入力して、それぞれサーボモー
タ23、14を駆動する回路である。それぞれのサーボ
モータ23、14にはパルスジェネレータ52、50と
速度ジェネレータ53、51が結合されており、それら
の出力は各ドライブユニット40、41に帰還され速度
と位置のフィードバック制御が行われている。
23、14の回転を数値制御して、工作物Wの研削加工
を制御する装置である。その数値制御装置30には、プ
ロフィルデータ、加工サイクルデータ等を入力するテー
プリーダ42と制御データ等の入力を行うキーボード4
3と各種の情報を表示するCRT表示装置44が接続さ
れている。
削盤を制御するためのメインCPU31と制御プログラ
ムを記憶したROM33と入力データ等を記憶するRA
M32と入出力インタフェース34とで主として構成さ
れている。RAM32上にはNCデータを記憶するNC
データ領域321と工作物Wの仕上げ形状から決定され
るプロフィルデータを記憶するプロフィルデータ領域3
22とプロフィルデータを分解して得られた主軸時間関
数及び工具送り軸の時間関数である入力時間関数を記憶
する時間関数領域323と入力時間関数をフーリエ変換
して得られる入力周波数関数を記憶する入力周波数関数
領域324とその入力周波数関数に対して制御系の伝達
関数を積算して得られた出力周波数関数を記憶する出力
周波数関数領域325と出力周波数関数をフーリエ逆変
換して得られる出力時間関数を記憶する出力時間関数記
憶領域326と制御系の伝達関数を記憶する伝達関数領
域327と遅延時間を記憶する遅延時間領域328と遅
延時間だけ補償された出力時間関数と入力時間関数との
差である誤差関数を記憶する誤差関数領域329と入力
時間関数を遅延時間及び誤差関数に応じて補正して得ら
れた補正時間関数を記憶する補正時間関数領域330と
が形成されている。
3、14の駆動系として、ドライブCPU36とRAM
35とパルス分配回路37が設けられている。RAM3
5はメインCPU31から砥石車Gの位置決めデータを
入力する記憶装置である。ドライブCPU36は主軸1
3と工具送り軸を数値制御して、スローアップ、スロー
ダウン、目標点の補間等の演算を行い補間点の位置決め
データを定周期で出力する装置であり、パルス分配回路
37はパルス分配ののち、移動指令パルスを各ドライブ
ユニット40、41に出力する回路である。
よる処理手順を示した図3のフローチャート及びその処
理手順を模式的に示した図4に従って説明する。ステッ
プ100において、RAM32のプロフィルデータ領域
322からプロフィルデータX=R(C)が読み出され、その
プロフィルデータは主軸時間関数C(t)と工具送り軸時間
関数X(t)とに分解される。プロフィルデータは主軸座標
(回転角)C と工具送り軸座標X との対応関係を定めた
データである。例えば、主軸座標( 回転角) 0.5度毎
に工具送り軸座標が与えられている。
と、図4(a)に示すグラフとなる。このプロフィルデ
ータによる形状と指令された回転速度とから主軸座標と
回転速度との関係が図4(i)に示すように求められ
る。例えば、図4(a)に示すグラフにおいて、主軸座
標C に対する工具送り軸座標X の変化率の大きな領域で
は、主軸の回転速度が低く、その他の領域では指令速度
とするような主軸座標に対する主軸速度の関係を規定し
た主軸の速度特定が得られる。次に、主軸の速度特性か
ら、図4(j)に示すように、主軸座標の時間に関する
関数、即ち、主軸時間関数C(t)が演算される。そして、
図4(a)に示すプロフィルデータと図4(j)に示す
主軸時間関数C(t)とから、工具送り軸座標の時間に関す
る関数、即ち、図4(b)に示すような入力時間関数X
(t)が演算される。上記の演算において、プロフィルデ
ータは離散的に与えられているので、必要なデータは補
間演算により求められる。
時間関数X(t)は高速フーリエ変換(FFT) により入力周波
数関数F(ω) に変換される。入力周波数関数F(ω) は図
4(c)に示すようになる。この入力周波数関数F(ω)
はRAM32の入力周波数関数領域324に記憶され
る。
数関数F(ω) に対して制御系の伝達関数A(ω) が積算
(F(ω) ×A(ω) )されて、図4(e)に示すような出
力周波数関数M(ω) が演算される。即ち、周波数応答が
求められる。この伝達関数A(ω) は、予めRAM32の
伝達関数領域327に記憶されており、図4(d)に示
すような特性を有している。
うなブロックの結合により求められる。ブロックUはド
ライブユニット40及びサーボモータ23を含むサーボ
系の伝達関数を表し、ブロックVはサーボモータ23の
駆動軸と砥石車Gとの間の伝達関数を表す。又、ブロッ
クU1は速度指令値と位置偏差間の伝達関数、即ち、位
置ループの比例利得を表している。ブロックU2は速度
指令補正値と位置指令値との間の伝達関数、即ち、速度
フィードフォワード制御の伝達関数を表している。ブロ
ックU3は電流指令値と速度偏差との間の伝達関数、即
ち、速度ループの利得を表している。ブロックU4は速
度フィードバック値とモータ軸の回転位置との間の伝達
関数、即ち、速度フィードバックの利得を表している。
ブロックU5はモータ軸の回転位置と電流指令値との間
の伝達関数、即ち、サーボモータ23の伝達関数を表し
ている。ブロックWはモータ軸の角度位置から工具送り
軸座標への変換のための伝達関数を表している。ブーッ
クV1はボールネジ等の機械的駆動機構の伝達関数、即
ち、送り駆動剛性を表している。ブロックV2は工具台
20の伝達関数、即ち、工具台20や砥石車Gの質量、
工具台20の摩擦による抵抗を考慮した伝達関数を表し
ている。
で求められる。
の減衰係数、J1 :モータ側カップリングイナーシャ、
KM :位置ループゲイン KA :速度ループゲイン、KF :速度フィードフォワー
ドゲイン KV :速度フィードバックゲイン、 KM :モータゲイ
ン、Kt :トルク定数、 TM :モータの機械的時定
数、TE :モータの電気的時定数、 L:リード
数関数M(ω) は、高速フーリエ逆変換により図4(f)
に示すような出力時間関数S(t)が演算される。この出力
時間関数S(t)は、RAM32の出力時間関数領域326
に記憶される。
関数S(t)の入力時間関数X(t)に対する遅延時間αが演算
される。図6に示すように、入力時間関数X(t)が最大値
をとる時の時刻tI が求められ、出力時間関数S(t)が最
大値をとる時の時刻tM が求められる。そして、遅延時
間αが、tM - tI で演算され、その遅延時間αは遅延
時間領域328に記憶される。
E(t)が演算される。図7に示すように、出力時間関数S
(t)の入力時間関数X(t)に対する誤差は、部分拡大Aで
示すように遅延時間αと位置誤差を表した誤差関数E(t)
とに分けることができる。従って、出力時間関数S(t)を
遅延時間αだけ進めた関数S(t +α )を求めて、入力時
間関数X(t)に対して遅延時間誤差を補償した後、誤差関
数E(t)が演算される。この誤差関数E(t)は誤差関数領域
329に記憶される。
間関数X(t)に対して遅延時間αの補正と位置誤差の補正
が行われる。即ち、補正時間関数Xe(t) は次式で演算さ
れる。
示すような特性であり、補正時間関数領域330に記憶
される。補正時間関数Xe(t) は入力時間関数X(t)を遅延
時間αだけ進めて、さらに、各時刻における位置誤差E
(t)を減少させた関数である。従って、この補正時間関
数Xe(t) で工作物を加工すれば、制御系の伝達関数によ
り、実際の砥石車Gの軌跡は、時間αだけ遅延し、各時
刻の位置誤差E(t)だけ増加される結果、入力時間関数X
(t)で与えられることになる。
関数Xe(t) が平滑化され、ステップ116において、平
滑化された補正時間関数Xe(t) 及び主軸時間関数C(t)
は、定周期でサンプリングされ、パルス数で表した工具
送り軸及び主軸の移動量に変換された後、パルス分配さ
れる。
演算により予め除去できるので、試し加工することな
く、最初の加工から精度良く加工することができる。
尚、上記において、時間関数や周波数関数は、時間的
に、周波数的に離散的なデータ列で与えられたものであ
る。又、遅延時間αは、主軸回転角対する相対的な値で
あるので、入力時間関数X(t)を遅延時間αだけ進める補
正を行う代わりに、主軸時間関数C(t)を遅延時間αだけ
遅らせても良い。又、フィードバックループをディジタ
ル値で処理したディジタルサーボ制御装置を用いても良
い。
御される数値制御研削盤の構成図。
イヤグラム。
ーチャート。
図。
積算手段、フーリエ逆変換手段、誤差演算手段、補正時
間関数演算手段、軸制御手段) G…砥石車 W…工作物 ステップ100…時間関数演算手段 ステップ102…フーリエ変換手段 ステップ104…積算手段 ステップ106…フーリエ逆変換手段 ステップ108、110…誤差演算手段 ステップ112…補正時間関数演算手段 ステップ116…軸制御手段
Claims (1)
- 【請求項1】 主軸座標と工具送り軸座標との関係を規
定したプロフィルデータに基づき非真円形工作物の加工
を制御する数値制御装置において、 前記プロフィルデータから工具送り軸座標の時間に関す
る関数である入力時間関数と主軸座標の時間に関する関
数である主軸時間関数とを演算する時間関数演算手段
と、 前記入力時間関数に基づいて工具を移動させる制御系の
伝達関数を記憶する伝達関数記憶手段と、 前記入力時間関数をフーリエ変換して入力周波数関数を
求めるフーリエ変換手段と、 前記入力周波数関数に前記伝達関数を積算して出力周波
数関数を演算する積算手段と、 前記出力周波数関数をフーリエ逆変換して、出力時間関
数を求めるフーリエ逆変換手段と、 前記出力時間関数と前記入力時間関数とを比較して誤差
を演算する誤差演算手段と、 前記誤差に基づいて、前記入力時間関数を補正して補正
時間関数を演算する補正時間関数演算手段と、 前記補正時間関数と前記主軸時間関数とに基づいて、前
記工具送り軸と前記主軸とを制御する軸制御手段とを有
する非真円形工作物加工用数値制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04280978A JP3120597B2 (ja) | 1992-09-26 | 1992-09-26 | 非真円形工作物加工用数値制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04280978A JP3120597B2 (ja) | 1992-09-26 | 1992-09-26 | 非真円形工作物加工用数値制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06110514A true JPH06110514A (ja) | 1994-04-22 |
JP3120597B2 JP3120597B2 (ja) | 2000-12-25 |
Family
ID=17632554
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP04280978A Expired - Fee Related JP3120597B2 (ja) | 1992-09-26 | 1992-09-26 | 非真円形工作物加工用数値制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3120597B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10139803B2 (en) | 2014-04-16 | 2018-11-27 | Mitsubishi Electric Corporation | Instruction value generation device |
-
1992
- 1992-09-26 JP JP04280978A patent/JP3120597B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10139803B2 (en) | 2014-04-16 | 2018-11-27 | Mitsubishi Electric Corporation | Instruction value generation device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3120597B2 (ja) | 2000-12-25 |
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