JPS60221250A - 倣い加工の同期運転方法 - 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」 この発明は、倣い機械と加工機械とを分離した電気結合
方式の装置における倣い加工の同期運転方法に関する。

「従来技術」 従来、倣い加工はスタイラスを先端につけだトレーサヘ
ッドと、加工用主軸とが機械的に一体化した装置を用い
て行うのが一般的であったが、倣う原型の形状急変箇所
で、喰い込みあるいは削り残しを生起したり、また加工
側カッタの振動の影響をスタイラスが拾って精度を悪く
する等問題があった。これらの問題を解決する方法とし
て２機械的にカッタ位置よりスタイラス位置を先行させ
て喰い込み低減を図る方法。

あるいはスタイラスとカッタを機械的に分離させて電気
的結合を図る方法等が種々考案されている。しかし々か
ら、理想的にはスタイラスをカッタ・位置より先行させ
て原型から倣いデータを得ると共に、これを電気的結合
を介して加工機側に指令することが望ましく、最近の倣
い加工の高精度化要求に対応するには、従来方法では限
界がある。また高精度化と共に、倣い動作の高速化のニ
ーズも強く、スタイラスをカッタに対して先行させて倣
わせながら、かつ見掛は上回位置を倣っているように同
期運転させる方法が２期待されている。問題は、先行さ
せた時間だけ電気的結合回路で遅れ時間をおいて、加工
機側にその１ま倣い情報を転送しても、喰い込みまたは
削シ残しの現象は全熱解消できないというところにあり
、従来の倣い用制御装置はこの欠点を持っているために
、高速化した時の精度悪化には無防備になっている。従
って倣い機械と加工機械とを電気的に結合した装置で。

高精度、高速に倣い加工ができるよう表同期運転方法が
切望されているが、従来は有効な手法がなかった。

「発明の目的」 この発明は、上記の点に鑑みて彦されたもので、高速・
高精度な倣い加工が可能と々る倣い機械と加工機械間の
同期運転方法を提供すること金目的とする。

「発明の構成」 この発明による同期運転方法は、倣う原型の形状によっ
てカッタに対するスタイラスの先行量を自由に変えると
いう考えを導入し９時間軸上をある固定区間に分けると
共に、その中にある倣いデータ列ケ、ある固定時間だけ
遅らせて加工機械の動きに反映させるという手順の繰返
しによって２人間の眼にはほとんど同一箇所を倣い、切
削しているように見せながら、高速でも高精度が保てる
よう先行量（時間）を制御するようにしたものである。

「実施例」 以下、この発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図において、１０はトレーサヘッド、１１は倣い検
出器のスタイラス、１２は原型、１３はスクイラスの変
位信号（３軸分）。

１４は倣い速度制御部、１５は倣い速度指令信号、１６
はデジタル・アナログ変換器、１７はサーボアンプ、１
８は倣い機械の駆動モータ。

１９は速度検出器、２０は機械位置検出器、２１は速度
フィードバック信号、２２は位賞検出信号、２３［機械
位置カウンタ、２４はスタイラス中心位置演算部、２５
は倣いデータ処理部。

２６〜３３は加工機械側のサーボ系位置決め要素で倣い
機械側の１６〜２３に相当するもの。

３４は位置偏差にループヶ゛インを乗じた加工速度指令
信号、３５は加工機械側位置信号、３６は偏差演算部、
３７は加工機械への位置指令信号、３８は指令レジスタ
部、３９は加工機械へ与えるブロックデータ、４０は倣
い機械制御部。

４１は加工機械制御部で４０．４１は例えば１つのマイ
コンシステムとして一体化したものでもよいし、４１は
独立させた既製のＮＣ装置であってもよい。また図では
サーボ系に関わる所は１軸分のみを記しているが、現実
にはこの部分は３軸分おく必要がある。

次に上記この発明の一実施例の作用について説明する。

第１図において倣い制御部は、スタイラス検出信号１３
と操作信号である倣い速度指令信号１５でループが構成
され、スタイラスが原型の表面全忠実になぞるよう働く
。すなわちスタイラスの３軸分の変位εχ２εぴ、ε！
　からまる原型形状を示す法線−クトルε・ｎがある一
定値になるように各軸のモータに速度指令が与えられる
。このようにスタイラスが原型の表面を滑ってゆくと、
刻々と移動する機械位置は２位置検出器２０から発生す
る検出信号２２を積算して２機械位置カウンタ内にまる
。

このカウンタ内容を（χ、ｙ、　ｚ）　とすると、スタ
イラス球の中心位置（Ｘ、Ｙ、Ｚ）は、同演算部２４に
おいて Ｘ＝χすεχ　、Ｙ＝ｙ＋ε、ｙ、ｚ＝ｚすε２と計算
される。このスクイラス中心位置は、極く短いサンプリ
ング同期ごとに取り込まれ９例えば第３図の点Ｐ１〜ｐ
Ｈのように倣い機械制御部４０内のメモリに記憶される
。これらのデータは倣いデータ処理部２５で、第３図の
ｐ】〜Ｉ）３．ｐ３〜ｐ６．ｐ６〜ｐｓ＋ｐ８ゝｐｎの
４本の直線のように、直線近似する。このとき、この４
本の直線が、加工機側へ与えるブロック情報に々るが、
各軸の移動距離と、移動速度Ｆは次のようにめる。直線
の始、壱、終点座標を（χｓ、Ｉｓ、Ｚｓ）。

（χｅ、ｙ、、ｚりとすると。

ｍ：始点と終点のサンプル番号差、Ｔｓ：サンプル周期
上記の直線近似によるプロノクデーク作成時に。

第４図のような制限をつける。す々わち、倣いデータ処
理部２５では２時間軸ｆ　ｎ　Ｔ々る固定時間ごとに区
切って、この中でブロックデータ作成処理が行われる。

ここでｎは２以上の整数。

Ｔは加工機械の応答性能に等側力もので例えば加減速時
定敬でよい。各固定時間内では第４図のように任意の数
のブロックデータができる。

倣いデータ処理部２５は、これらのブロックデータを第
４図の右下シ矢印のように指令ブロックデータ３９とし
て加工機側の指令レジスタ３８に、ｎＴ待時間ｎＴ十α
〔α：任意〕でもよい）遅らせて転送する。４１の加工
機械制御部は指令レジスタ３８にもらった移動情報に基
づいて。

偏差演算部３６へ位置指令信号３７を与え、ここで加工
機械側位置信号３５との偏差がとられ。

これにループゲインを乗じて加工速度指令信号３４が計
算されてデジタルアナログ変換器２６に伝えられ、以降
サーボアンプ２７．モーフ２８゜速度検出器２９から位
負検出器３０が動作して。

機械位置カウンタ３３が変化し２機械位置信号３５が前
述の偏差演算部に廻り込んで結果的に指令しただけ加工
機械を動かすという制御ループを働かせる。ここで、倣
いデータ処理部２５は、スタイラス球の軌跡をブロック
データ化しているので、倣い機械自体は喰い込み、削シ
残りを生じるような径路を辿ったとしても、加工機械に
与えられるデータは忠実に原型をなぞるものにｋってい
る。まだ、ｎＴという時間区分を入れることが、ブロッ
クデータの移動距離？　一定値以上に保って、倣った速
度そのま捷で加工機械を送ることの保証を与え、かつス
タイラスがカッタに対して一定時間先行するという同期
化を実現することになる。

「発明の効果」 以上説明したように２本発明によれば、倣い機械と加工
機械の同期運転に必要かつ十分なｎＴなる遅れ時間を介
在させ、さらにスタイラス中心軌跡データから作成した
ブロックデータによって加工機械に移動指令を与えるの
で、第２図のように原型（ａ）に基づいて実際に切削し
た結果（ｂ）が、喰い込みや削り残しを生じた従来法の
欠点を完全に克服できる。現実には遅ね時間固定の結果
として、倣い速度の速い時は、スタイラスとカッタの距
離は開き、速度の遅い時はほとんど一致する程接近する
ということになるが。

（９） 高速の時でも高々数祁の距離となるので１人間の眼で非
同期風を持つ程ではなく、使用上伺ら問題と々るもので
はない。従って、この発明によればマイコンシステムの
ソフトによる遅れ操作を行わせる等の簡単々処理だけで
、高速・高精度倣いを可能とする倣い加工の同期運転方
法を提供でき、優れた効果が奏せられるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例の構成を示すブロック図
、第２図は従来法の欠点を示す図。 第３図、第４図は、第１図に示す一実施例の動作を示す
線図である。 １０・　トレーサヘッド、１１・・スタイラス。 １２・・原型、４０・・・倣い機械制御部、４１・・・
加工機械制御部、１６〜２３・・・倣い機械側位置決め
制御系要素、２６〜３３・・加工機械側位置決め制御系
要素。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 倣い機械と加工機械を、前者で原型を倣って得る情報を
   一旦電気的信号に変換したものを後者の加工情報として
   用いるように接続した装置において、倣いデータの直線
   近似化によって加工用ブロックデータを算出するとき、
   加工機械側の応答性から定まる固定時間ごとに、倣いデ
   ータに区切りをつけ、この時間の中で得られているなら
   いデータの魚群のブロックデータへの変換を行ない、こ
   のブロックデータの加工機械側への指令は、先の固定時
   間だけ遅れて行うようにしたことを特徴とする倣い加工
   の同期運転方法。