JPS6130285B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、モデルを倣うことによつて得られる
三次元表面形状に関する検出信号を記録する方法
に係る。 自動制御工作機械等に於て、モデルを倣うこと
によつて得られる三次元形状の座標値に関する検
出信号を磁気テープ等記憶素材に記録する場合に
該検出信号をデジタル数値信号として記録するこ
とは、従来から広く知られている。 しかしながら、通常モデルは樹脂、石膏、木等
によつて手作業で作られるため、モデル表面には
かなりの「あらさ」や「うねり」が存在し、この
ため検出精度の高いスタイラスを用いてモデルを
倣うと、表面形状の座標値変化分として、この
「あらさ」や「うねり」まで忠実に検出すること
になる。従つて、該検出信号をデジタル数値化信
号としてそのまま記録し、該記録信号を数値制御
機械装置の制御信号として用いた場合には、工具
と被加工体との相対位置制御が煩雑となり、一種
の振動現象を呈して加工が不安定となる。 本発明は、以上の点に鑑み、前記振動現象を除
去し、もつて加工を安定ならしむることを目的と
して提案されるものであり、Ｘ−Ｙ平面上に所定
の間隔で設定される各検出位置に於けるモデル表
面のＺ軸位置をデジタル数値信号として順次検出
し、連続して位置するｎ個所の検出位置に於ける
各検出信号の算術平均値を該ｎ個所の区間に於け
るＸ、Ｙ各軸座標の所定値に対応するＺ軸座標値
として記憶素材に記録し、次いで、同じく連続し
て位置すると共に、前記ｎ個所と一部重複する次
のｎ個所の検出位置に於ける各検出信号の算術平
均値を該次のｎ個所の区間に於けるＸ、Ｙ各軸座
標の所定値に対応するＺ軸座標値として記憶素材
に記録する如く順次繰返すことを特徴とするもの
である。 以下図面に基づき本発明を具体的に説明する。 第１図は、本発明に係る１実施例装置を示す簡
略構成図であり、１はＺ軸方向の変位量を検出す
る倣いスタイラス、２は該スタイラスを支持する
ヘツド、３は該ヘツドをＺ軸方向に摺動可能に支
持するコラム、４は該コラムを支持する固定ベツ
ドで、該ベツド４上にサドル５とテーブル６とが
夫々Ｘ軸Ｙ軸方向摺動可能に装着され、前記テー
ブル６上にモデル７が載置される。８は前記サド
ル５をＸ軸方向に駆動するＸ軸送りモータ、９は
前記テーブルをＹ軸方向に駆動するＹ軸送りモー
タ、１０は前記ヘツド２をＺ軸方向に駆動するＺ
軸送りモータである。また１１はスタイラス１に
よつて検出されるＺ軸方向変位量に相応したパル
スを発振するパルス発振器、１２は該発振パルス
を増幅する信号増幅器であり、増幅後のパルス信
号がＺ軸送りモータ１０に駆動信号として供給さ
れる。１３は前記パルス発振器１１から供給され
る或る検出位置のＺ軸方向変化分に相応したデジ
タル数値信号を、一つ前の検出位置のＺ軸座標値
に加算して、その位置に於るＺ軸座標値を算出す
る加算装置、１４は基準パルス発振器１５からＸ
軸あるいはＹ軸駆動基準パルスが入力するごとに
ゲートを開いて、前記加算装置から供給される各
検出位置のＺ軸座標値を順次複数個記憶するバツ
フアレジスタ、１６は該バツフアレジスタに記憶
される複数検出位置に於るＺ軸座標値の算術平均
値を算出する演算装置、１７は該演算後のデジタ
ル数値信号を所望の記録可能信号に変換して記録
する数値信号記録装置であり、１８は該数値信号
記録装置１７によつて数値制御用信号が記録され
る、穿孔テープ、磁気テープ、磁気デイスク等の
記憶素材である。 以上のような構成に於て、Ｘ軸Ｙ軸送りモータ
８，９には、シーケンス制御に従つて検出位置制
御基準パルス信号が供給され、モデルはＸ−Ｙ平
面上を一定ピツチで満遍なく移動し、スタイラス
１に対してＺ軸方向変位量検出の検出位置を提供
する。スタイラス１が、モデル７表面上の或る検
出信号に於てＺ軸方向変位量を検出すると、該検
出結果に応じてパルス発振器１１から出力される
Ｚ軸送りモータ１０の駆動制御パルス信号によつ
て、スタイラスはヘツド２と共にＺ軸方向に摺動
移動され、前記スタイラスの検出変位量が零とな
るようにフイードバツク制御される。このように
して、スタイラス１はモデル表面上を一定ピツチ
で満遍なく倣いながら各検出位置に於るＺ軸方向
変位量を検出することになる。 しかして、前記パルス発振器１１から供給され
る、或る検出位置に於るＺ軸方向変化量に応じた
デジタル数値信号は、前記加算装置１３にも入力
され、該加算装置１３によつて、Ｚ軸方向変化分
がテーブル面を基準とするＺ軸座標値に変換され
該変換後のＺ軸座標値は前記バツフアレジスタ１
４に次々と記憶されて行く。該バツフアレジスタ
は、所望複数検出位置に於るＺ軸座標値を記憶す
るものであり、例えば、検出位置10個所のＺ軸座
標値を平均する場合には、z₁…………z₁₀までの
Ｚ軸座標値が記憶され、この10個のデータについ
て前記演算装置１６で算術平均が行われる。算術
平均後の平均座標値は数値信号記録装置１７に送
られ、該記録装置１７に於て、所望の記録可能信
号に変換されて各種記憶素材１８に記録される。
記憶素材１８としては、穿孔テープ、磁気テー
プ、磁気デイスク等が用いられる。 次に、平均座標値の算出方法を実験結果に基づ
いて説明する。 下記の表は、モデル表面の一部を、Ｙ軸位置は
一定としてＸ軸方向10μごとに測定したＺ軸座標
置〔ｚ〕と、該座標値〔ｘ、ｚ〕10個を３通りの
方法で算術平均した場合の平均座標値〔ｘ、ｚ〕
を示す。また、図面の第２図、第３図、第４図
は、下記の表に於ける検出座標値と平均座標値と
を示すグラフであつて、第２図は平均座標値の
場合を、第３図は平均座標値の場合を、第４図
は平均座標値の場合をそれぞれ示すものであ
り、グラフに於ける×印が検出座標値を示し、〓
印が平均座標値を示す。

【表】

【表】 平均座標値は、一般的には、連続するｎ個の検
出データの和をｂで割ることによつて得られる
が、平均する検出データｎ個の区間をどのように
とるかによつて、与えられる平均座標値のＸ−Ｙ
平面上の間隔即ち数値制御用送りピツチが変化す
る。 例えば、上記表に於る平均座標値、、は
いずれもｎ＝10として10個の検出座標値の平均を
とつたものであるが、平均座標値は、先ず検出
位置１〜10に於る検出座標値を平均し、次に、検
出位置11〜20に於る検出座標値を平均するように
したものであり、前記バツフアレジスタ１４に於
ては、加算装置１３から順次供給される10個のデ
ータz₁〜z₁₀が記憶され、演算装置１６で算術平
均が行われると、この10個のデータは総て消去さ
れ、後続の10個のデータz₁₁〜z₂₀が記憶されるの
を待つて、再び算術平均が行われることになる。
従つて、この場合は上記表及び第２図に示される
ように検出送りピツチと数値制御用送りピツチと
が１：10で対応することになり、前記実験の如く
検出送りピツチを10μとすると、記憶素材１８に
記録される数値制御用送りピツチは100μとな
る。 このように、先ず検出位置１〜ｎの区間に於け
る検出座標値を平均し、次に検出位置ｎ＋１〜ｎ
＋ｎの区間に於ける検出座標値を平均するように
した場合は、検出送りピツチと数値制御用送りピ
ツチとが１：ｎの関係となり、数値制御用送りピ
ツチが検出送りピツチのｎ倍となつてしまうた
め、細かいピツチの数値制御用信号を得ることが
できない。 そこで本発明は、先に平均座標値を算出した検
出位置ｎ個所の区間と一部重複するｎ個所の区間
について順次平均座標値を求めるようにすること
によつて、平均座標値の場合に比してきめの細
かい数値制御用信号を得ることができるようにし
たものであり、平均座標値とが、本発明によ
り得られる数値制御用信号を示している。 即ち、平均座標値は、先ず検出位置１〜10に
於る検出座標値を平均した後、次の算術平均を、
検出位置６〜15に於る検出座標値に対して行うよ
うにしたものであり、前記バツフアレジスタ１４
に於ては、先ずz₁〜z₁₀について算術平均が行わ
れると、この10個のデータのうちz₁〜z₅までが消
去され、残るz₆〜z₁₀はなおも記憶され続け、後
続のz₁₁〜z₁₅が入力されるのを待つて、次の算術
平均が行われることになる。従つて、この場合
は、上記表及び第３図に示されるように検出送り
ピツチと数値制御用送りピツチとが１：５で対応
することになる。 更に、平均座標値は、先ず検出位置１〜10に
於る検出座標値を平均した後、次の算術平均を検
出位置２〜11に於る検出座標値に対して行うよう
にしたものであり、前記バツフアレジスタ１４に
於ては、先ずz₁〜z₁₀について算術平均が行われ
た後、z₁のみが消去され、後続のz₁₁が入力され
るとz₂〜z₁₁について算術平均が行われることに
なる。従つて、この場合には、上記表及び第４図
に示されるように検出送りピツチと数値制御用送
りピツチとが１：１で対応することになり、この
３通りの算出方法の中では最も細かく数値制御用
信号を得ることができる。 尚、上記の場合、Ｘ軸には同一ビツチで送りが
与えられるため、平均座標Ｘの値は、各平均区間
の中央値となる。 このように、前記表及び第２〜４図から明らか
な如く、スタイラスによる検出座標値はかなりの
バラツキを有しており、この検出信号をそのまま
数値制御用信号として用いた場合には、工具の送
り制御が煩雑となり振動現象を呈しかねないのに
対し、検出位置ｎ個所の区間毎にｎ個の検出座標
値を算術平均した平均座標値は、滑らかな単調減
少若しくは単調増加曲線を描くものとなり（この
実験例の場合は単調減少曲線を描くものとなつて
いる。）、この平均座標値を数値制御用信号として
用いれば、工具に円滑な送りを与えることができ
るが、平均座標値の場合のように、検出座標値
ｎ個を算術平均した後、次のｎ個について算術平
均するようにした場合は、数値制御用送りピツチ
が検出送りピツチのｎ倍となつてしまい、細かい
ピツチの数値制御信号を得ることができない。一
方、本発明のように、前の区間とn₀個所（１≦n₀
≦ｎ−１）重複するｎ個所の区間について順次平
均座標値を求めるようにすれば、数値制御用送り
ピツチを検出送りピツチのｎ−n₀倍とすることが
でき、細かい送りピツチで精度の良い加工を行な
うことができる。この場合、算術平均する検出位
置の数ｎや重複させる検出位置の数n₀をそれぞれ
何個にするかは、所望の表面精度や数値制御用送
りピツチ量等に応じて適宜選択すれば良く、また
検出送りピツチも前記実験例の10μに限定される
ことなく条件に応じて適宜選択される。 数値制御用記録信号として、スタイラスによつ
て検出されるＺ軸方向変位量の平均値を用いるこ
とも考えられるが、前記Ｚ軸方向変位量は、一つ
前の検出位置を基準として検出されるものである
ため、変位量の平均値は相対的なものであつて絶
対的なデータにはなり得ず、平均Ｚ軸方向変位量
を数値制御用記録信号として用いることには精度
的に問題がある。従つて、スタイラスによる検出
データを平均する際には、検出変位量をテーブル
面等の絶対面を基準とする座標値に変換してから
平均値を算出することが望ましい。 また、数値制御用記録信号としては、演算後の
平均座標値だけでなく、或る検出区間の平均座標
値と一つ前の検出区間に於る平均座標値との差か
らなるＺ軸方向絶対変位量を、前記記録信号とし
て用いても良い。この場合には、再生読出信号を
そのまま、各加工位置に於る工具の送り量制御信
号として用いることができる。 以上述べたように、本発明は、モデルの三次元
表面形状に関するスタイラスによる倣い検出信号
の複数個を算術平均して平均座標値を求める際、
先に平均座標値を算出した検出位置ｎ個所の区間
と一部重複するｎ個所の区間について順次平均座
標値を求め、該平均座標値を記憶素材に記録して
数値制御用再生読出信号として用いるようにした
ことにより、モデル表面上の「あらさ」や「うね
り」をならして工具に円滑な送りを与えることが
できると共に、数値制御用送りピツチを所望の細
かさのものとして精度の良い加工を行ない得るも
のである。 また、モデル表面にかなりの「あらさ」や「う
ねり」が存在しても、平均後の記録信号は良好な
数値制御用信号となるため、モデル作成過程に於
る手仕上げ研摩に熟練を要することもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る１実施例装置を示す簡略
構成図、第２図第３図第４図は検出座標値と平均
座標値を示すグラフである。 図で、１はスタイラス、２はヘツド、３はコラ
ム、４はベツド、５はサドル、６はテーブル、７
はモデル、８はＸ軸送りモータ、９はＹ軸送りモ
ータ、１０はＺ軸送りモータ、１１はパルス発振
器、１２は信号増幅器、１３は加算装置、１４は
バツフアレジスタ、１５は基準パルス発振器、１
６は演算装置、１７は数値信号記録装置、１８は
記憶素材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ Ｘ−Ｙ平面上に所定の間隔で設定される各検
   出位置に於けるモデル表面のＺ軸位置をデジタル
   数値信号として順次検出し、連続して位置するｎ
   個所の検出位置に於ける各検出信号の算術平均値
   を該ｎ個所の区間に於けるＸ、Ｙ各軸座標の所定
   値に対応するＺ軸座標値として記憶素材に記録
   し、次いで、同じく連続して位置すると共に前記
   ｎ個所と一部重複する次のｎ個所の検出位置に於
   ける各検出信号の算術平均値を該次のｎ個所の区
   間に於けるＸ、Ｙ各軸座標の所定値に対応するＺ
   軸座標値として記憶素材に記録する如く順次繰返
   すことを特徴とする数値制御用倣い検出信号記録
   方法。