JPS6260222B2 - - Google Patents

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JPS6260222B2
JPS6260222B2 JP12224978A JP12224978A JPS6260222B2 JP S6260222 B2 JPS6260222 B2 JP S6260222B2 JP 12224978 A JP12224978 A JP 12224978A JP 12224978 A JP12224978 A JP 12224978A JP S6260222 B2 JPS6260222 B2 JP S6260222B2
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JP
Japan
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stylus
vector
tool
model
displacement
Prior art date
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Application number
JP12224978A
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Japanese (ja)
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JPS5548564A (en
Inventor
Kyokazu Okamoto
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NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nippon Electric Co Ltd filed Critical Nippon Electric Co Ltd
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Publication of JPS5548564A publication Critical patent/JPS5548564A/en
Publication of JPS6260222B2 publication Critical patent/JPS6260222B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は倣い制御装置に関する。[Detailed description of the invention] The present invention relates to a copying control device.

従来の倣い制御装置は、所定の輪郭をそなえた
モデルにそつて接触しながらスタイラスが動くよ
うになつている。このスタイラスが上記モデルと
接触して変位したとき、スタイラスと機械的に結
合されスタイラスの上記変位を表わす法線ベクト
ル信号発生部が発生する2次元または3次元の法
線ベクトル成分信号の合成値が外部から与えられ
る基準変位量と等しくなるように制御され、スタ
イラスの動く方向は前記成分信号の比率によつて
定められる。かつスタイラスの動く早さは、別途
外部から与えられるスタイラスのモデルに対する
基準接線速度で決められる。各成分比率が上記比
率と等しく、合成値が上記基準接線速度と等しい
ベクトルが工具の速度ベクトルである。まず、従
来の倣い装置を第1図,第2図,第3図,第4図
により説明しよう。第1図AはモデルMのまわり
をスタイラスSが移動する様子を説明している。
スタイラスSは、XY平面においてモデルMの輪
郭M2にそつて移動し、Z方向においてはモデル
Mの輪郭M1にそつて移動している。第1図Bは
加工素材Wであり、スタイラスSと同様の形状の
工具T(第1図Bではエンドミル)が素材Wを削
りながら移動する様子を示す。倣い装置において
は、スタイラスSの基準点と工具Tの基準点は相
対的に固定しており、またモデルMと、素材Wの
相対的位置は前記SとTの相対位置と同じ様に定
められている。そこでスタイラスSをモデルMに
そつて移動させると、工具Tは素材Wにそつて移
動することになり、その移動軌跡はSの移動軌跡
と等しいので、Tの移動中に得られる切削によつ
てモデルMに対応する形状の加工がWに対してな
され、“倣い”が実行される。
In conventional tracing control devices, a stylus moves along and in contact with a model having a predetermined contour. When this stylus comes into contact with the above model and is displaced, a composite value of two-dimensional or three-dimensional normal vector component signals generated by a normal vector signal generator mechanically connected to the stylus and representing the above displacement of the stylus is generated. It is controlled to be equal to a reference displacement amount given from the outside, and the direction of movement of the stylus is determined by the ratio of the component signals. The speed at which the stylus moves is determined by a reference tangential velocity for the stylus model that is separately given from the outside. A vector in which each component ratio is equal to the above-mentioned ratio and whose composite value is equal to the above-mentioned reference tangential velocity is the tool speed vector. First, a conventional copying device will be explained with reference to FIGS. 1, 2, 3, and 4. FIG. 1A illustrates the movement of a stylus S around a model M.
The stylus S is moving along the contour M2 of the model M in the XY plane, and is moving along the contour M1 of the model M in the Z direction. FIG. 1B shows a workpiece W, and shows how a tool T (an end mill in FIG. 1B) having the same shape as the stylus S moves while cutting the workpiece W. In the copying device, the reference point of the stylus S and the reference point of the tool T are relatively fixed, and the relative positions of the model M and the workpiece W are determined in the same way as the relative positions of S and T. ing. Therefore, when the stylus S is moved along the model M, the tool T will be moved along the material W, and since its movement trajectory is equal to the movement trajectory of S, the cutting effect obtained while T is moving Machining into a shape corresponding to model M is performed on W, and "copying" is performed.

第2図は、スタイラスSの移動の制御を行なう
ための信号を発生する従来のトレーサヘツドの一
例を示す図である。第2図Aにおいて外筒B2は
内部にZ方向の変位を検出する差動トランス(可
動鉄芯AZ、コイルCZ)と、内筒B1をそなえて
いてB2自体が別途支持構造にとりつけられるよ
うになつている。内筒B1は、B2に対してボー
ルBLを介して取付けられXY平面の変位は出来な
いように束縛されているがZ方向には、バネL3
と釣合うまで変位が可能である。内筒B1の中に
はレバースプリングL1とベローL2とにより支
点Pを中心として傾斜することのできる腕Rがあ
り、腕RにはスタイラスSの取付ボスBと、A―
A′断面におけるXY平面の変位を検出器の一部を
なす鉄芯Eが取付けられている。スタイラスSが
モデルと接触すると、スタイラスSにはある外力
が印加される。そのZ成分はスプリングL3と釣
合うまでスタイラスSをZ方向に変位させ、この
変位は可動鉄芯AZの変位に等しい。かくしてコ
イルCZからスタイラスSのZ方向の変位成分信
号が得られる。前記外力のXY成分は、スタイラ
スSを支点Pを中心としてバースプリングL1と
釣合うまで傾斜させる。スタイラスSの傾斜は可
動鉄芯EのX―Y平面内の変位となつて表われ
る。第2図Bにおいて、鉄芯EのまわりにはX軸
上に鉄芯AX,AX′,Y軸上に鉄芯AY,AY′があ
り、それぞれコイルCX,CYをそなえている。鉄
芯EとAX,AX′及びCXとで第一の差動トランス
を構成し、鉄芯EとAY,AY′及びCYとで第二の
差動トランスを構成している。かくして、鉄芯E
の変位に応じて、コイルCX,CYからX方向、Y
方向の変位成分信号が得られる。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a conventional tracer head that generates signals for controlling movement of a stylus S. In Fig. 2A, the outer cylinder B2 is equipped with a differential transformer (movable iron core AZ, coil CZ) for detecting displacement in the Z direction, and an inner cylinder B1, so that B2 itself can be attached to a separate support structure. It's summery. The inner cylinder B1 is attached to B2 via the ball BL and is restrained so that it cannot be displaced in the XY plane, but in the Z direction, a spring L3
displacement is possible until it is balanced. Inside the inner cylinder B1, there is an arm R that can be tilted about a fulcrum P by means of a lever spring L1 and a bellows L2.
An iron core E, which forms part of a detector that detects displacement in the XY plane in the A' section, is attached. When the stylus S contacts the model, an external force is applied to the stylus S. Its Z component displaces the stylus S in the Z direction until it balances with the spring L3, and this displacement is equal to the displacement of the movable iron core AZ. In this way, a displacement component signal of the stylus S in the Z direction is obtained from the coil CZ. The XY components of the external force tilt the stylus S about the fulcrum P until it is balanced with the bar spring L1. The tilt of the stylus S is expressed as a displacement of the movable iron core E in the XY plane. In FIG. 2B, around the iron core E there are iron cores AX and AX' on the X axis, and iron cores AY and AY' on the Y axis, each having coils CX and CY. Iron core E and AX, AX', and CX constitute a first differential transformer, and iron core E and AY, AY', and CY constitute a second differential transformer. Thus, the iron core E
According to the displacement of coils CX and CY,
A displacement component signal in the direction is obtained.

第3図は、第2図のトレーサヘツドを用いた従
来の倣い装置の構成例を説明する図である。以下
倣い装置の動作の例としてX―Y平面輪郭とZ軸
の合成3次元倣い動作を説明する。変位検出コイ
ルCX,CY,CZをそなえた信号検出部と、スタ
イラスSとを有するトレーサヘツドTHは、工具
Tを回転させるスピンドルヘツドSPと共にテー
ブルTZに固定されている。テーブルTZは送りモ
ータMZによりZ方向の移動を行なう。また、モ
デルMと加工素材WはテーブルTY上に固定され
ている。テーブルTYはテーブルTX上に設けられ
ており、それぞれ送りモータMY,MXによつて
Y方向、X方向の移動が可能である。この結果、
スタイラスS及び工具TはZ方向の移動ができ、
モデルMと素材WとはX―Y平面の移動を行なう
ことができるのでスタイラスSはモデルMに対し
また工具Tは素材Wに対し相対的にX,Y,Z3
次元の移動を行なうことができる。
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of a conventional copying apparatus using the tracer head of FIG. 2. As an example of the operation of the copying device, a synthetic three-dimensional copying operation of the XY plane contour and the Z axis will be described below. A tracer head TH, which has a signal detection section equipped with displacement detection coils CX, CY, and CZ, and a stylus S, is fixed to a table TZ together with a spindle head SP for rotating a tool T. Table TZ is moved in the Z direction by feed motor MZ. Furthermore, the model M and the workpiece W are fixed on the table TY. Table TY is provided on table TX and can be moved in the Y direction and X direction by feed motors MY and MX, respectively. As a result,
The stylus S and tool T can move in the Z direction,
Since the model M and the material W can move in the XY plane, the stylus S is relative to the model M, and the tool T is relative to the material W in X, Y, Z3.
Can move dimensions.

さて、前記コイルCX,CY,CZよりその成分
の変位を示す信号eX,eY,eZが得られ制御回路
CLに導びかれる。かかる回路CLの説明の例は例
えば望月伝著“工作機械の自動制御”産報出版
197頁の制御機構ならびに関連説明文、又は自動
制御研究会編自動制御便、コロナ社、578頁のな
らびに関連説明文等に示されている。
Now, the signals eX, eY, and eZ indicating the displacement of the components are obtained from the coils CX, CY, and CZ, and the control circuit
Guided by CL. An example of an explanation of such a circuit CL is "Automatic Control of Machine Tools" by Den Mochizuki, published by Sanpo Publishing.
It is shown in the control mechanism and related explanatory text on page 197, or the control mechanism and related explanatory text on page 578 of Automatic Control Express, edited by Automatic Control Study Group, Corona Publishing, etc.

さて、制御回路CLには、外部から基準変位量
Δと基準接線速度Feとが与えられる。すなわち
X,Y軸平面、Z上下の合成3次元倣いにおいて
は、XY平面における基準変位量Δ(この場合、
Z方向の偏差量は0)であり、XYZ方向の合成送
り速度がFcを示す。信号ex,eyが発生している
場合、第4図を用いて説明すればスタイラスSは
モデルMに対し法線方向NORにそつて傾斜して
いる。スタイラスSはモデルMと輪郭M′で接触
しており、第2図の支点Pを介して鉄芯Eが変位
し、前記傾斜に応じ検出コイルCX,CYより変位
成分信号ex,eyが得られるのである。
Now, the reference displacement amount Δ and the reference tangential velocity Fe are given to the control circuit CL from the outside. In other words, in the composite three-dimensional scanning of the
The deviation amount in the Z direction is 0), and the combined feed rate in the XYZ directions indicates Fc. When the signals ex and ey are generated, the stylus S is tilted along the normal direction NOR with respect to the model M, as explained using FIG. The stylus S is in contact with the model M at the contour M', and the iron core E is displaced via the fulcrum P in Fig. 2, and displacement component signals ex and ey are obtained from the detection coils CX and CY according to the inclination. It is.

第3図の外部からの基準変位量Δと変位成分信
号ex,eyとの間には Δ−√22=0 ……(1) が成立するように、回路CLは、X軸,Y軸のモ
ータドライブ回路Rx,Ryへ信号 を印加している。K1は定数である。この印加信
号に基づき、回路Px,Pyは送りモータMx,My
を駆動し、この結果スタイラスSがモデルMに対
し第4図の方線NOR方向にそつて、位置を修正
する。この位置修正に応じてex,eyが変化しか
くして(1)が保たれるのである。
The circuit CL is designed for the X-axis, Y- axis , and Signals to axis motor drive circuit Rx, Ry is being applied. K 1 is a constant. Based on this applied signal, circuits Px, Py are connected to feed motors Mx, My
As a result, the position of the stylus S is corrected with respect to the model M along the normal NOR direction in FIG. In response to this position correction, ex and ey change, and thus (1) is maintained.

次に、スタイラスSの基準接線速度Fcが回路
CLへ与えられているのでスタイラスSは第4図
の接線TAN方向へ第4図においてFx,Fyの成分
速度で移動するように制御される。この場合、Z
軸方向の成分速度Fzとすると Fc=√222 ……(4) が必要である。(2)よりx,y平面内の合成速度は √22=√22 ……(5) かつ Fx:Fy=ey:−ex ……(6) (第4図の場合)であるから回路CLはモータ
ドライブ回路Px,Pyに対し に応じて信号を印加する。なお、成分速度Fzは
次のように与えられる。すなわち変位成分信号
ezに応じて Fz=O−K1ez が成立するように回路CLはZ軸のモータドライ
ブ回路Pz信号(O−K1ez)を印加する。
Next, the reference tangential velocity Fc of the stylus S is determined by the circuit
CL, the stylus S is controlled to move in the direction of the tangent line TAN in FIG. 4 at component velocities of Fx and Fy in FIG. In this case, Z
If the component velocity in the axial direction is Fz, then Fc=√ 2 + 2 + 2 ...(4) is required. From (2), the resultant velocity in the x, y plane is √ 2 + 2 = √ 22 ...(5) and Fx:Fy=ey:-ex ...(6) (in the case of Fig. 4) The circuit CL is for the motor drive circuit Px, Py. Apply a signal accordingly. Note that the component velocity Fz is given as follows. In other words, the displacement component signal
The circuit CL applies a Z-axis motor drive circuit Pz signal (O-K 1 ez) so that Fz=O-K 1 ez is established according to ez.

この結果Z方向へのスタイラスSの送り速度成
分Fzは−K1ezとなる。結局第3図の倣い装置に
おいてはモータドライブ回路Px,Py,Pzへ印加
されるスタイラスSの移動ベクトル成分信号
SX,SY,SZはそれぞれ、 sz=−KAez ……(11) SX,SYの第1項はスタイラスSのX,Y平面内
の大きさ√2−(1 2 2)の接線速度ベクトルの
成分を、又第2項はスタイラスSが基準変位量Δ
の大きさの変位を保持する為の法線速度ベクトル
の成分を示している。
As a result, the feed rate component Fz of the stylus S in the Z direction becomes -K 1 ez. After all, in the copying device shown in Fig. 3, the movement vector component signals of the stylus S are applied to the motor drive circuits Px, Py, and Pz.
SX, SY, SZ are respectively, sz=-KAez...(11) The first term of SX, SY is the component of the tangential velocity vector of size √ 2 - ( 1 2 2 ) in the X, Y plane of the stylus S, and the second term is the component of the tangential velocity vector of the stylus S in the X, Y plane. S is the reference displacement amount Δ
It shows the components of the normal velocity vector to maintain a displacement of the magnitude of .

以上の如くにして、スタイラスSはXY平面内
で法線方向の基準変位量Δを保持しながら基準接
線速度Fcの速さでモデルMを倣うことができ
る。以上に例示した従来の装置の欠点は要約する
と次の如くである。()精度が悪い又は送り速
度が低い。周知の如く良好な加工面を得る為のモ
ータドライブと送りモータからなる送り制御系の
特性の例は第5図の如く指令速度に対し1次遅れ
特性である。特にオーバシユート(応答の行過
ぎ)がないことが大切である。
As described above, the stylus S can trace the model M at the standard tangential velocity Fc while maintaining the standard displacement amount Δ in the normal direction within the XY plane. The shortcomings of the conventional devices exemplified above are summarized as follows. () Poor accuracy or low feed rate. As is well known, an example of the characteristics of a feed control system consisting of a motor drive and a feed motor for obtaining a good machined surface is a first-order lag characteristic with respect to the command speed as shown in FIG. It is especially important that there is no overshoot (excessive response).

また、この時送り速度に比例した追従誤差(位
置偏差)(以下ドループと云う)が発生し 送り速度=KS×ドループ ……(12) の関係が知られている。ここにKSはサーボ系の
特性を示すゲインであつて〔1/時間〕の次元を
もつている。
Also, at this time, a following error (positional deviation) (hereinafter referred to as droop) occurs that is proportional to the feed rate, and the relationship is known as feed rate = KS x droop (12). Here, KS is a gain indicating the characteristics of the servo system and has a dimension of [1/time].

またドループは指令速度を時間的に積分して得
られる指令位置と応答速度を時間的に積分して得
られる応答位置の差であつて〔長さ〕の次元をも
つている。ドループが大きいことは精度が悪いこ
とに対応し(KS×ドループ)が小さいことは送
り速度が低いことに対応している。送り速度が低
いことは生産性が低いことを示し現実的には経済
性が良くないことを示す。この為従来は精度を重
視する倣いを実現する場合、低い生産性でがまん
する他なく又、生産性を重視する場合は精度を犠
性にするものをやむを得なかつた。
Droop is the difference between the command position obtained by integrating the command speed over time and the response position obtained by integrating the response speed over time, and has the dimension of [length]. A large droop corresponds to poor accuracy, and a small (KS x droop) corresponds to a low feed rate. A low feed rate indicates low productivity and, in reality, is not economical. For this reason, in the past, when implementing copying that placed emphasis on accuracy, one had no choice but to endure low productivity, and when emphasis was placed on productivity, it was unavoidable to sacrifice accuracy.

これに対し、少しでもNCに近ずけようとする
努力の例はゲインKSの大きな送り制御系を導入
することであつた。
On the other hand, an example of an effort to get as close to NC as possible was to introduce a feed control system with a large gain KS.

しかし、KSの大きな送り制御系はモータドラ
イブ回路が複雑高価になる欠点があつた。又KS
が大きいことは送り制御系が切削中の機械的振動
の影響を受けやすいことを示すので切削条件や機
械系の共振特性によつては、KSが大きな特長も
十分活かされないこともあつた。
However, the large feed control system of the KS had the disadvantage that the motor drive circuit was complex and expensive. Mata KS
A large value indicates that the feed control system is easily affected by mechanical vibration during cutting, so depending on the cutting conditions and resonance characteristics of the mechanical system, the great features of KS may not be fully utilized.

このような、努力を払つても倣い制御はNCに
比べて精度又は生産性で劣ることはやむを得ない
といわれていた。ここでNCが普通のKSの値をも
つ送り制御系を用いても良い精度又は高い生産性
を挙げる理由を第9図〜第10図により説明しよ
う。第6図はNCにおける指令位置PCと応答位置
PRの関係を示す図である。NCにおいては位置
PCは追跡すべき曲線CV1にそつてNC演算部が
刻々算出してくれる。かつ位置PCは常に位置PR
に先行している。位置PCと位置PRとの差はX
軸,Y軸方向にそれぞれドループX成分DX,Y
成分DYにより示される。(このベクトルはDVで
ある)。
It has been said that even with such efforts, copying control is inevitably inferior to NC in terms of accuracy and productivity. Here, the reason why a feed control system with a normal NC value of KS can achieve good accuracy or high productivity will be explained with reference to FIGS. 9 and 10. Figure 6 shows the command position PC and response position in NC.
It is a figure showing the relationship of PR. In NC, the position
The PC's NC calculation unit calculates every moment along the curve CV1 to be tracked. And position PC is always position PR
is ahead of The difference between position PC and position PR is X
Droop X component DX, Y in axis and Y axis direction respectively
Indicated by the component DY. (This vector is DV).

位置PRは工具の位置を示している位置PCは位
置PRの予測位置に対応している。端的にいうと
NCは位置PCを位置PRが常に追従する方式であ
る為にドループがある程度大きくても精度が良い
のである。
Position PR indicates the position of the tool. Position PC corresponds to the predicted position of position PR. Simply put
Since NC is a method in which the position PR always follows the position PC, the accuracy is good even if the droop is large to some extent.

これに対し、倣い制御の場合を第7図A,Bで
説明する。CV2はモデルにそつた曲線を示し点
PPはスタイラスの位置を示す。このスタイラス
の位置に応じてトレーサベツドが得られる信号
ex,ey,es(第7図では省略)によりスタイラ
スの位置PRの方向、移動速度を示すベクトルSV
が求められる(SVの成分は9,10式で与えら
れる)。位置PPは第6図の位置PCの役割をはた
している。
On the other hand, the case of tracing control will be explained with reference to FIGS. 7A and 7B. CV2 indicates a curve that conforms to the model.
PP indicates the stylus position. The signal obtained by the tracer bed depending on the position of this stylus
Vector SV indicating the direction and movement speed of the stylus position PR by ex, ey, es (omitted in Figure 7)
is obtained (the components of SV are given by equations 9 and 10). The position PP plays the role of the position PC in FIG.

一方、工具位置PTはベクトルSVによつて移動
する位置で曲線CV3は、工具位置PTの軌跡であ
り曲線CV2を平行移動したものである。工具位
置PTは第6図の応答位置PRに対応する位置であ
る。そこでCV2とCV3を重ねてみると第7図B
の如くになる。すなわち、曲線CV2(=CV3)
上で位置PPと位置PTは重なつている。CV1や
CV2(=CV3)の如く曲率が一定の曲線の場
合、第6図のベクトルDVと第7図のベクトルSV
はほぼ等しくこの場合NCと倣い制御はほぼ同等
の精度、生産性を挙げうる。
On the other hand, the tool position PT is a position moved by the vector SV, and the curve CV3 is the locus of the tool position PT, which is obtained by moving the curve CV2 in parallel. The tool position PT corresponds to the response position PR in FIG. Therefore, when CV2 and CV3 are overlapped, Figure 7B
It will be like this. In other words, the curve CV2 (=CV3)
Above, position PP and position PT overlap. CV1 and
In the case of a curve with constant curvature such as CV2 (=CV3), vector DV in Figure 6 and vector SV in Figure 7
are almost the same, and in this case, NC and copying control can achieve almost the same accuracy and productivity.

しかし、第8図の如き場合を考えよう。第8図
Aは曲線CV4,CV5を追跡する位置PRとベク
トルDVとの関係を示す図で、NCの場合に対応す
る。第8図Bは曲線CV4,CV5を追従する位置
PTとベクトルSVとの関係を示す図で、倣い制御
の場合に対応する。パート1では位置PRは位置
PTに対応しベクトルDVはベクトルSVに対応し
それぞれ等しくなることができる。しかし、パー
ト2ではベクトルDSとベクトルSVは大いに異な
つている。
However, let us consider a case as shown in FIG. FIG. 8A is a diagram showing the relationship between the position PR tracing the curves CV4 and CV5 and the vector DV, and corresponds to the case of NC. Figure 8B shows the position following curves CV4 and CV5.
This is a diagram showing the relationship between PT and vector SV, and corresponds to the case of copying control. In part 1, position PR is position
Vector DV corresponds to PT, and vector DV corresponds to vector SV, and can be equal to each other. However, in Part 2, Vector DS and Vector SV are very different.

この結果第9図に示すように曲線CV6,CV
7,CV8からなる輪郭を追跡する位置PTの軌跡
はその追跡の向きによつて破線の如くなる。ハツ
チグで示す如く大きく行過ぎ又は食込みを発生す
る。これに対しNCの場合、第8図Aのパート2
で示す如く曲線CV4から曲線CV5へ移るにした
がいベクトルDVの向きが変わるので送り制御系
の一次送れ特性(第5図参照)によつて位置PR
は高度に忠実に曲線CV4をたどり、曲線CV5へ
移るのである。すなわちベクトルDVが大きい
(送り速度が大きい)場合位置PRは曲線CV4の
終点(曲線CV5の始点)の近傍を通過しやや
“角が丸く”なるがその値は非常に小さい。第8
図に示した如くベクトルDVとSVの差はDVが予
測性を有し、SVが予測性をもたないことがあ
る。この差が倣い制御はNCに比べて精度が劣
る、あるいは生産性が低いとされる原因である。
As a result, as shown in Figure 9, the curves CV6 and CV
7. The locus of the position PT tracing the contour consisting of CV8 looks like a broken line depending on the direction of the tracing. Significant overshooting or digging occurs as shown by the hatch. On the other hand, in the case of NC, part 2 of Figure 8A
As shown in Figure 5, the direction of the vector DV changes as it moves from curve CV4 to curve CV5, so the position PR is determined by the primary feed characteristics of the feed control system (see Figure 5).
follows curve CV4 with high fidelity and moves to curve CV5. That is, when the vector DV is large (the feed speed is large), the position PR passes near the end point of the curve CV4 (the starting point of the curve CV5) and has a somewhat "rounded corner", but its value is very small. 8th
As shown in the figure, the difference between the vectors DV and SV is that DV has predictability and SV does not. This difference is the reason why profiling control is said to be less accurate or less productive than NC.

本発明の目的はこのような倣い制御の欠点を除
去する新規な方式を提案するものである。
An object of the present invention is to propose a new method that eliminates the drawbacks of such tracing control.

本発明のトレーサヘツドならび関連回路の構成
は従来のトレーサヘツドにスタイラスの移動ベク
トルSVに予測性を付加する為、スタイラスが所
定の偏差量を保ちながらモデル接触しかつベクト
ルSVの先端へ平行移動する移動機構をそなえて
いる。
The configuration of the tracer head and related circuits of the present invention adds predictability to the stylus movement vector SV compared to the conventional tracer head, so that the stylus contacts the model while maintaining a predetermined deviation amount and moves parallel to the tip of the vector SV. It has a movement mechanism.

本発明の効果は従来のトレーサヘツドならびに
倣い装置に簡単な手段を追加するだけで上述の倣
い制御の欠点を除き倣い制御の精度、生産性を
NC並に飛躍的に向上させることにある。
The effects of the present invention are that by simply adding simple means to the conventional tracer head and copying device, the above-mentioned drawbacks of copying control can be eliminated, and the accuracy and productivity of copying control can be improved.
The aim is to dramatically improve it to the same level as NC.

第11図に示したトレーサヘツドの効果はX―
Y平面の軌跡をNCで上下の変化を倣い制御で行
なう所謂2次元NC+1次元倣い制御で複雑なモ
デルを倣う場合にも著しい。すなわち2次元のド
ループ成分(第6図参照)だけスタイラスの移動
機構を活用しスタイラスを先行させることができ
る。かくすることにより1次元倣い制御用の上下
偏位検出信号は3次元NCにおけるドループと同
等の信号になるのでこの信号により制御されるZ
軸を加味した2次元+1次元倣い制御の精度、生
産性はあたかも3次元NC並の精度と生産性が得
られる。
The effect of the tracer head shown in Figure 11 is
This is also noticeable when tracing a complex model using so-called 2-dimensional NC + 1-dimensional scanning control, in which the trajectory of the Y plane is NC and vertical changes are controlled using scanning control. That is, the stylus can be advanced by a two-dimensional droop component (see FIG. 6) by utilizing the stylus movement mechanism. By doing this, the vertical deviation detection signal for one-dimensional scanning control becomes a signal equivalent to the droop in three-dimensional NC, so Z controlled by this signal.
The accuracy and productivity of 2D + 1D scanning control that takes the axes into account is as high as that of 3D NC.

次に本発明を説明しよう。第10図は本発明の
スタイラス移動要素(1軸分)を説明する図であ
る。フレーム1にはモータ9とホールネジ4とホ
ールガイド5が取付けてありホールネジ4にはホ
ールナツト3が、又ホールガイド5にはホールス
ライド6が組合わされており、それぞれテーブル
2に結合されている。モータ9にはギア7が取付
けられ、このギアはホールネジ4に取付けられた
ギア8とかみ合つている。今、モータにドライブ
パワーを供給するとモータ9の回転はギア7,8
を介しホールネジ4をまわす。ネジ4の回転につ
れてナツト3が前後にスライドし、結局テーブル
2は矢印の方向にモータの回転量に応じた移動を
行う。テーブル2にはポテンシヨメータ11の抵
抗部12が取付けられている。摺動子13及び抵
抗部12の両端はソケツト10に電気的に接続さ
れている。そこで、テーブル2の位置を示す信号
はソケツト10から取出すことができる。
Next, the present invention will be explained. FIG. 10 is a diagram illustrating a stylus moving element (for one axis) of the present invention. A motor 9, a hole screw 4, and a hole guide 5 are attached to the frame 1, and the hole nut 3 is combined with the hole screw 4, and the hole slide 6 is combined with the hole guide 5, and each is connected to the table 2. A gear 7 is attached to the motor 9, and this gear meshes with a gear 8 attached to the hole screw 4. Now, when drive power is supplied to the motor, the rotation of motor 9 is caused by gears 7 and 8.
Turn the hole screw 4 through the . As the screw 4 rotates, the nut 3 slides back and forth, and eventually the table 2 moves in the direction of the arrow in accordance with the amount of rotation of the motor. A resistor section 12 of a potentiometer 11 is attached to the table 2. Both ends of the slider 13 and the resistor section 12 are electrically connected to the socket 10. A signal indicating the position of table 2 can then be taken out from socket 10.

第11図は第10図のスタイラス移動要素を2
軸(X軸,Y軸)分と第2図で説明したトレーサ
ヘツドTHを組合わせた本発明の実施例を示す図
である(1X,2X,…,8X等の数字は第10
図の数字に対応しXはX軸用スタイラス移動要素
であることを示す。1Y,2Y,…,7Y,8Y
も同様である)。第11図においてトレーサヘツ
ド支援アームSAにX軸用スタイラス移動要素の
テーブル2Xが固定されている。又、フレーム1
Xには、Y軸用のテーブル2Yが固定され、フレ
ームYにはトレーサヘツドTHが固定されてい
る。かくしてモータ9X,9Yにドライブパワー
が印加されるとトレーサヘツドTHを従つてスタ
イラスSを平行移動させることができる。
Figure 11 shows the stylus movement elements in Figure 10.
2 is a diagram showing an embodiment of the present invention in which the axes (X-axis, Y-axis) are combined with the tracer head TH explained in FIG.
Corresponding to the numbers in the figure, X indicates an X-axis stylus movement element. 1Y, 2Y,..., 7Y, 8Y
The same is true). In FIG. 11, a table 2X of an X-axis stylus moving element is fixed to the tracer head support arm SA. Also, frame 1
A Y-axis table 2Y is fixed to X, and a tracer head TH is fixed to frame Y. Thus, when drive power is applied to the motors 9X, 9Y, the tracer head TH and therefore the stylus S can be moved in parallel.

次に、本発明に係わる第11図のトレーサヘツ
ドとスタイラス移動機構ドライブ回路との例を第
12図で説明する。従来のトレーサヘツドTHを
除いて第12図に示す要素は第3図の従来の倣い
制御装置に付加される要素である。第3図におけ
る速度成分信号SXは抵抗101Xを介し、演算
増幅器101X、抵抗102X、時定数回路10
4Xからなる回路に印加される。増幅器101X
の出力は抵抗101X,102Xの比により定ま
るSX/KS(KSは(12)に示す送り制御系のゲイン
定数)に対応する値の信号でこれがモータ9Xの
ドライブアンプ100Xに供給される。ドライブ
アンプ100Xにはポテンシヨメータ摺動子13
Xからなるテーブル2Xの位置検出信号がフイー
ドバツクされている。信号SY以下についても同
様である。
Next, an example of the tracer head and stylus moving mechanism drive circuit shown in FIG. 11 according to the present invention will be explained with reference to FIG. 12. The elements shown in FIG. 12, except for the conventional tracer head TH, are elements added to the conventional tracing control device of FIG. The speed component signal SX in FIG.
Applied to a circuit consisting of 4X. amplifier 101x
The output is a signal with a value corresponding to SX/KS (KS is the gain constant of the feed control system shown in (12)) determined by the ratio of resistors 101X and 102X, and this is supplied to the drive amplifier 100X of the motor 9X. Potentiometer slider 13 for drive amplifier 100X
The position detection signal of the table 2X consisting of X is fed back. The same applies to signals SY and below.

第3図及び第12図の装置においてモータ
MX,MYをNCで輪郭追跡制御を行ないモータ
MZを信号ezにより倣い制御を行なうこともでき
る。すなわち所謂2次元NC+1次元倣い制御に
おいてNC装置(第3図で省略)で発生するX軸
送り制御のドループ信号DX,DYを第12図の信
号SX/KS,SY/KSの代りに印加すれば第12
図スタイラスは第6図の指令位置PCの位置まで
ベクトルDVの分だけ移動しモータの応答位置PR
に先行する。この場合ezは位置PCに対応する信
号であるからかかるezを用いた2次元NC+1次
元倣い制御時3次元NCと同等の高精度高生産が
期待される。
In the devices shown in Figures 3 and 12, the motor
Contour tracking control is performed on MX and MY using NC to control the motor.
It is also possible to control the MZ by following the signal ez. In other words, if the droop signals DX and DY of the X-axis feed control generated by the NC device (omitted in Fig. 3) are applied in place of the signals SX/KS and SY/KS in Fig. 12 in so-called 2-dimensional NC + 1-dimensional copying control, 12th
The stylus moves by the vector DV to the command position PC in Figure 6, and the motor responds to the position PR.
precedes. In this case, since ez is a signal corresponding to the position PC, high precision and high production equivalent to 3D NC is expected during 2D NC + 1D scanning control using such ez.

本発明の2次元輪郭、1次元上下の3次元倣い
制御においてはスタイラスSが第7図とは異なり
先行するので検出位置PPと工具位置PTは第13
図の如くになる。この時信号SX,SYを成分とす
るベクトルSVは位置PRには理想的であるが位置
PTには予測の度がつよすぎ、このままでは位置
PTの軌跡は曲線CV2(=CV3)からやや外れ
て精度を損なうおそれがある。これを改善するの
が第12図の時定数回路104x,104yであ
り時定数を適宜選択することにより位置PTにお
ける速度ベクトルSVの代りにSV′を実現すること
ができ一段と精度生産性を向上させることができ
る。
In the 2D contour and 1D up/down 3D scanning control of the present invention, the stylus S takes the lead unlike in Fig. 7, so the detection position PP and tool position PT are at the 13th position.
It will look like the figure. At this time, vector SV whose components are signals SX and SY is ideal for position PR, but
PT has too good a degree of prediction, and if things continue as they are, the position
The trajectory of PT may deviate slightly from the curve CV2 (=CV3), resulting in loss of accuracy. The time constant circuits 104x and 104y shown in Fig. 12 are used to improve this problem, and by appropriately selecting the time constants, it is possible to realize SV' instead of the velocity vector SV at the position PT, further improving accuracy and productivity. be able to.

また第12図を活用した倣い制御においては第
9図で示したような従来の方式による如き行過ぎ
あるいは食込みなどは皆無にすることができる。
さらに第14図に示す如き輪郭が曲線CV9から
曲線CV10へ移る如き急激な方向変化を起こす
場合でも第7図の検出位置PPが位置PE(この時
工具信号Prは位置PFにある)に達した時位置PP
における速度ベクトルSV1はSV2へ急激に変化
する。この変化をSX,SYの変化により検出して
送り制御系Px―Mx,Py―Myの応答時定数に対
応する所定の時間だけ、この送り制御系に印加す
る信号SX,SYを零にクランプすると位置PTは
第5図の立下りの部分の如くに速度減しながら位
置PEに達する。しかるのち前記クランプを停止
するとベクトルSV2に基づき位置PTは第5図の
立上りの部分の如くに速度を増加しながら曲線
CV10上を移動することができる。かくして位
置PTがCV9からCV10へ移る際シヤープに角
を出すことができる。
Further, in the tracing control using FIG. 12, overshooting or digging, which is caused by the conventional method shown in FIG. 9, can be completely eliminated.
Furthermore, even when the contour as shown in Fig. 14 undergoes a sudden change in direction, such as moving from curve CV9 to curve CV10, the detection position PP in Fig. 7 reaches position PE (at this time, the tool signal Pr is at position PF). Hour position PP
The velocity vector SV1 at SV1 suddenly changes to SV2. If this change is detected by the change in SX, SY and the signals SX, SY applied to the feed control system are clamped to zero for a predetermined time corresponding to the response time constant of the feed control system Px-Mx, Py-My. The position PT reaches the position PE while the speed decreases as shown in the falling part of FIG. After that, when the clamp is stopped, the position PT curves as the speed increases, as shown in the rising part of Fig. 5, based on the vector SV2.
Can move on CV10. In this way, when the position PT moves from CV9 to CV10, a sharp angle can be produced.

以上述べた如く、本発明によれば、従来の倣い
制御に比較して精度と生産性を飛躍的に向上する
ことができる。
As described above, according to the present invention, accuracy and productivity can be dramatically improved compared to conventional scanning control.

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

第1図は、倣い制御の概念を示す図、第2図は
従来の倣い制御装置のトレーサーヘツドの一例を
示す図、第3図は従来の倣い制御装置の構成例を
示す図、第4図は、倣い制御におけるトレーサヘ
ツドからの検出信号と基準変位量ならびに変位方
向と移動方向を示す図、第5図は送り制御系の応
答特性例を示す図、第6図はNCにおける指令位
置と応答位置の関係を示す図、第7図は倣い制御
におけるスタイラス位置と工具位置の関係を示す
図、第8図はNCと倣い制御を比較する図、第9
図は倣い制御の欠点である行過ぎ食込みを示す
図、第10図は本発明に係わるトレーサヘツドに
設けられる移動機構を説明する図、第11図は本
発明に係わるトレーサヘツドを示す図、第12図
は本発明のスタイラス移動機構ドライブ回路を示
す図、第13図,第14図は本発明の倣い制御装
置の効果を説明するための図。
Fig. 1 is a diagram showing the concept of copying control, Fig. 2 is a diagram showing an example of a tracer head of a conventional copying control device, Fig. 3 is a diagram showing an example of the configuration of a conventional copying control device, and Fig. 4 is a diagram showing an example of the configuration of a conventional copying control device. Figure 5 shows an example of the response characteristics of the feed control system, Figure 6 shows the command position and response in NC. Figure 7 is a diagram showing the relationship between the positions, Figure 7 is a diagram showing the relationship between stylus position and tool position in copying control, Figure 8 is a diagram comparing NC and copying control, Figure 9
10 is a diagram illustrating a moving mechanism provided in a tracer head according to the present invention. FIG. 11 is a diagram illustrating a tracer head according to the present invention. FIG. 12 is a diagram showing a stylus moving mechanism drive circuit of the present invention, and FIGS. 13 and 14 are diagrams for explaining the effects of the tracing control device of the present invention.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 (イ) モデル表面に接触して変位可能なスタイ
ラスと、 (ロ) 上記スタイラスが上記モデルと接触して変位
したとき上記モデルの表面の法線の方向と上記
スタイラスの変位の大きさを表わす法線ベクト
ル信号を発生するトレーサヘツドと、 (ハ) 被加工物に対して加工を行う工具と、 (ニ) 上記工具と上記トレーサヘツドとを一体的に
加工機の各座標軸の方向へ送る複数の駆動装置
とを含み、 (ホ) 上記法線ベクトルの方向と一致し、かつ上記
スタイラスの変位の大きさは外部から定数とし
て与えられる基準変位量に等しくさせるための
法線速度ベクトルと、上記法線ベクトルと直交
するモデルの接線方向と一致し、かつその大き
さが外部から定数として与えられる基準接線速
度と等しい速度を工具に与える接線速度ベクト
ルとを合成した速度ベクトルの上記各座標軸方
向成分を上記各駆動装置に与える制御を行う制
御装置において、 (ヘ) 上記トレーサヘツドと上記工具との間に設け
られこの両者の相対位置を上記各座標軸方向に
そつて移動させる複数の移動機構と、 (ト) 上記トレーサヘツドと上記工具の上記各座標
軸方向への相対的移動量を検出する複数の検出
器と、 (チ) 上記速度ベクトルの上記各座標軸方向成分の
各々について追従誤差量を算出する算出手段
と、 (リ) 上記算出手段によつて算出された各追従誤差
量を目標値とし、上記目標値と上記移動機構が
移動させられた量とが平衡するまで上記各移動
機構を追従誤差をなくする方向へ駆動する複数
の駆動手段と を具備することを特徴とする倣い制御装置。
[Claims] 1. (a) A stylus that can be displaced by contacting the model surface; (b) When the stylus comes into contact with the model and is displaced, the direction of the normal to the surface of the model and the direction of the stylus a tracer head that generates a normal vector signal representing the magnitude of displacement, (c) a tool that performs machining on the workpiece, and (d) the tool and tracer head that are integrated into each of the processing machines. (e) a method for coordinating the direction of the normal vector and making the displacement of the stylus equal to a reference displacement given as a constant from the outside; A velocity vector that is a composite of a linear velocity vector and a tangential velocity vector that gives the tool a velocity that matches the tangential direction of the model orthogonal to the normal vector and whose magnitude is equal to the reference tangential velocity given as a constant from the outside. (f) a control device that is provided between the tracer head and the tool and moves the relative position of the two along the respective coordinate axis directions; a plurality of moving mechanisms; (g) a plurality of detectors for detecting relative movement amounts of the tracer head and the tool in the respective coordinate axis directions; and (h) for each of the components of the velocity vector in the respective coordinate axis directions. a calculation means for calculating a tracking error amount; (i) each tracking error amount calculated by the calculation means is set as a target value; A tracing control device comprising a plurality of driving means for driving each moving mechanism in a direction that eliminates tracking errors.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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