JPS6317583B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、倣い制御方法、特にモデルの凹部を
倣うのに適した倣い制御方法に関するものであ
る。

従来技術と問題点 倣い制御方式は、トレーサヘツドでモデル表面
を倣いつつこのトレーサヘツドからの変位信号に
基づいてカツタ等の加工々具位置を制御すること
により、加工対象（ワーク）をモデルと同一の形
状に加工するための制御方式として良く知られて
いる。

従来、モデルの凹部を倣う方法として、本出願
人の出願に係わる特願昭54―10228号や同56―
145330号等に開示されたクランプ倣い制御方式が
知られている。このクランプ倣い制御方式は、ト
レーサヘツドの先端（スタイラス）をモデルの上
面からその凹部の内壁に沿つて所定深さだけ下降
させた後、この所定深さを保持（クランプ）させ
つつ（即ちトレーサヘツドの先端をモデル凹部の
底面から離間させた状態で）所定方向に移動さ
せ、トレーサヘツドの先端が再度モデル凹部の反
対側の内壁に接触するとこの内壁に沿つて再度モ
デル上面まで引上げ、モデル上面においてピツク
フイードを行いつつ且つモデル凹部内においては
上記所定深さ（クランプレベル）を保持しつつモ
デルの全面にわたつて上記の動作を繰返すことに
よりワーク上に上記クランプレベルに等しい均一
な深さの凹部を形成し、これが終了するとクラン
プレベルを漸次増加せしめつつ上記の動作を繰返
すものである。

しかしながら、このクランプ倣い制御方式によ
れば、クランプレベルが増加されるたびに既に加
工済みのワーク内壁の上部が繰返し加工される
（ここにカツタが繰返し接触される）ため、加工
時間に無駄が生じるだけでなく、カツタが既に加
工済みのワーク内壁にこすられることにより寿命
を縮めてしまうと云う問題がある。

発明の目的 本発明は上記従来のクランプ倣い制御方式の問
題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、
加工時間の無駄とカツタの磨耗を軽減する倣い制
御方法を提供することにある。

発明の構成 上記目的を達成する本発明は、(a)トレーサヘツ
ドの先端をモデル凹部の所定深さのＺ軸位置にク
ランプし、(b)該クランプ状態を保持したままモデ
ル凹部の内壁の全周に沿つて輪郭倣いを行いつつ
該輪郭倣い径路上においてＸ又はＹ方向の座標が
最大及び最小となる最大点及び最小点の座標を蓄
積し、(c)該輪輪郭いの終了後前記クランプ状態を
保持したまま前記最大点又は最小点のうち最寄り
のものの内側にトレーサヘツドを送り、(d)該送ら
れた点から反対側の最小点又は最大点まで前記ク
ランプ状態を保持したままモデル凹部の内壁に対
してＸ―Ｙ平面倣いを行い、(e)該Ｘ―Ｙ平面倣い
の終了位置からモデル凹部の内壁に沿つてトレー
サヘツドの先端を更に下降せしめて所定の深さの
新たなＺ軸位置にクランプし、該新たなクランプ
状態のもとで、上記(b)から(e)までの一連の動作
を、トレーサヘツドの先端が所定の深さになるま
で繰返すように構成されている。

以下、本発明の更に詳細を実施例によつて説明
する。

発明の実施例 本発明の一実施例が適用される倣い制御装置
は、直行３軸方向のそれぞれについて設けられた
サーボモータによつて３軸方向に駆動される倣い
加工機械、その上に装着されたモデル、トレーサ
ヘツド、ワーク及びカツタ、トレーサヘツドから
出力された３軸方向の変位量から合成変位量を作
成する変位合成回路、同じく３軸方向の変位量か
ら変位方向信号を作成する割出回路、合成変位量
と基準変位量の差分から切線方向と法線方向への
送り速度を算出する速度演算回路、各軸方向の送
り速度と変位方向信号に基づき３軸方向の各サー
ボモータに駆動信号を分配する分配回路、各サー
ボモータの回転角からトレーサヘツドの位置を検
出する位置検出器及びカウンタ、各種の制御デー
タを蓄積するデータメモリ、制御プログラムを蓄
積するプログラムメモリ、データの入出力装置、
上記各回路及び装置を制御するプロセツサ、この
プロセツサに指令を与える操作パネル及びキーボ
ード並びに各種のＡ／Ｄ変換、Ｄ／Ａ変換回路を
備えた公知のものである。従つて、その構成及び
動作に関する更に詳細な説明を省略するが、必要
ならば上記特許出願等を参照されたい。

第１図は本発明の一実施例におけるモデルやワ
ークの形状及びこれらとスタイラスSTやカツタ
CTの位置関係を例示する概念図、第２図及び第
３図はその制御方法を説明するためのフローチヤ
ートである。以下これらの図を参照しつつ本発明
の一実施例を説明する。

第１図Ａに示すように、平板上に椀状の凹部を
有するモデル形状を想定し、また同図に示すよう
な直交３軸を想定する。

倣い制御装置のプロセツサは制御動作を開始す
ると、第１図Ｂ及び第２図のステツプ１に示すよ
うに、トレーサヘツド（先端のスタイラスSTで
代表する）をモデル凹部上方の適宜な箇所まで移
動させた後これを下降させることにより、スタイ
ラスを凹部内の所定深さの位置にクランプ（高さ
を固定）する。このクランプが終了すると、ステ
ツプ２において、スタイラスSTをモデル凹部の
内壁に接触するまで―Ｙ方向に送る。この接触が
終了すると、ステツプ３において、クランプ状態
を保持したまま反時計回り方向に内壁の輪郭倣い
を行う。第１図において、矢印を付した実線はス
タイラスの中心の移動径路を示している。上記各
ステツプ１乃至３により、ワーク上には第１図Ｃ
に示すような加工軌跡が描かれる。

上記の輪郭倣いと並行して、ステツプ４におい
て、プロセツサは輪郭内のＸ座標に関する最大値
及び最小値を検出してこれらの値を蓄積する。即
ち、ステツプ４１において、スタイラスのＸ方向
の座標位置が増加し始めた時に“１”、減少し始
めた時に“０”が設定されたフラグの内容が検査
される。Ｘが増加中であるときは、ステツプ４２
において現時点でＸが減少し始めたか否かが判定
される。この判定結果が肯定的であれば、現時点
のＸ座標（正確には１サイクル前のＸ座標）がＸ
座標の最大値Xmaxとしてデータメモリ部に蓄積
される。同時に、このＸ座標に対応するＹ座標も
Ｙ座標の最大値Ymaxとして蓄積される。一方、
Ｘが減少中であるときは、ステツプ４５において
現時点でＸが増加し始めたか否かが判定される。
この判定結果が肯定的であれば、現時点のＸ座標
（正確には１サイクル前のＸ座標）がＸ座標の最
小値Xminとしてデータメモリ部に蓄積される。
同時に、このＸ座標に対応するＹ座標もＹ座標の
最小値Yminとして蓄積される。上述のようにし
て、最大値又は最小値の蓄積が行われたときに
は、それぞれステツプ４４及び４７において、Ｘ
座標が減少中又は増加中であることを示すために
フラグの内容の反転が行われる。

上述の輪郭倣いとＸ座標の最大、最小値の蓄積
は、ステツプ５においてスタイラスSTがモデル
の内壁に沿つて１周したことが判定されるまで繰
返される。１周し終ると、ステツプ６において、
Ｘ座標の最大値Xmax及び最小値Xminがそれぞ
れ所定量αだけ小さな値及び大きな値に変更され
る。次にステツプ７において、スタイラスの現在
の位置（Ｘ座標）が上記Ｘ座標の最大値Xmax及
び最小値Xminのどちらに近いかが判定される。

現在位置が最大値Xmaxに近かければ、第１図
Ｄ及び第３図のステツプ８，９に示すように、ス
タイラスは依然としてクランプ状態を保つたまま
Ｘ座標の最大点Pmaxから所定量αだけ内側の点
まで送られる。一方、現在位置が最小値Xminに
近かければ、第３図のステツプ１８，１９に示す
ように、スタイラスは依然としてクランプ状態を
保つたままＸ座標の最小点Pminから所定量αだ
け内側の点まで送られる。

第１図Ｄに示すように、スタイラスが最大点
Pmax側に送られたものとすれば、第１図Ｅに示
すように、第３図の一連のステツプ１０乃至１７
から成るＸ―Ｙ平面倣いが行われる。即ち、ま
ず、スタイラスSTがモデル凹部の内壁に接触す
るまで＋Ｙ方向に送られ（ステツプ１０）、接触
後は反時計回り方向に所定量輪郭倣いが行われ
（ステツプ１１），所定量の倣いが終了すると、今
度はスタイラスがモデル凹部の反対側の内壁に接
触するまで−Ｙ方向に送られ（ステツプ１４）、
接触後は時計回り方向に所定量の輪郭倣いが行わ
れた後（ステツプ１５）、再度＋Ｙ方向に送られ
るという動作が繰返される。上記一連のステツプ
１０乃至１７から成るクランプ状態を保つたまま
のＸ―Ｙ平面倣いは、ステツプ１２又は１６にお
いて最小点Pminから所定量αだけ内側にスタイ
ラスが移動したことが判定されるまで繰返され
る。

ステツプ３において輪郭倣いが開始されてから
Ｘ―Ｙ平面倣いによつてスタイラスが最小点
Pminの内側に到達するまで、スタイラスの高さ
は一貫して固定（クランプ）されているので、こ
の到達時点において、ワークの表面には第１図Ｆ
に示すような均一深さの凹部が形成されることに
なる。この際、Ｘ―Ｙ平面倣いは最大点から最小
点まで行われるので、重複倣い箇所を生じること
もなく必要な全面を倣うことができる。

なお、前述のようにステツプ７からステツプ１
８に移行した場合にも、既に説明したステツプ８
からステツプ１７までそれぞれの動作に対応した
ステツプ１８からステツプ２７までの動作が行わ
れる。但し、この場合には、最小点Pminから最
大点Pmaxに向う方向にＸ―Ｙ平面倣いが行われ
る。

このようにして、スタイラスが最小点Pmin又
は最大点Pmaxの内側に到達すると、ステツプ２
８においてこの終了したばかりのＸ―Ｙ平面倣い
が最終回のものであるか否かを示すフラグが検査
される。最終回のものでなければ、ステツプ２９
乃至３１からなる一連の制御ブロツクに移行し、
ここにおいて、これまでのクランプが解除され、
スタイラスがＸ―Ｚ倣いで、即ちＸ―Ｚ面内でモ
デル凹部の内壁を倣いながら、所定量だけ−Ｚ方
向に送られる。この−Ｚ方向への送りループ内の
ステツプ３０において、スタイラスの高さ（Ｚ）
が加工の終了位置に達したこと、即ちスタイラス
がモデル凹部の底面に接触したこと又はスタイラ
スの高さが予めデータとして蓄積されている所定
値になつたことが判定されると、送り量がこの値
にクランプされ、更にステツプ３２において次回
のＸ―Ｙ平面倣いが最終回のものであることを示
すフラグが設定された後、前述したステツプ３に
移行しめられ、ここから増加されたクランプ値の
下に上述したと同様のＸ―Ｙ平面倣いが繰返され
る。

新たなクランプ値に達するまでにスタイラスが
モデル底面に接触しなければ、ステツプ３０，３
１からステツプ３に移行し、この新たなクランプ
値の下にＸ―Ｙ平面倣いが繰返され、ワークの表
面には、第１図Ｇに示すような、均一な深さを有
する新たな凹部が形成されることになる。最後に
は、ステツプ１２，１６，２２又は２６において
終了したばかりのＸ―Ｙ平面倣いが最終回のもの
であることがステツプ２８で検出され、ステツプ
３３において全動作が完了する。

上記一連の動作における深さ方向へのクランプ
量の間隔は、モデル凹部の内壁面の勾配、必要な
倣い精度等に応じて適宜な値に設定すればよく、
従つてクランプ量の間隔は各Ｘ―Ｙ平面倣いごと
にそれぞれ異なるものであつてもよい。

また、上記Ｘ―Ｙ平面倣いを所定量の輪郭倣い
とＹ及び−Ｙ方向への送りとの組合せにより行つ
たが、これに代えて、所定量の輪郭倣いとＸ及び
−Ｘ方向への送りとの組合わせにより行つてもよ
いことは勿論である。

発明の効果 以上詳細に説明したように、本発明は、クラン
プ量を漸次増加させつつ各クランプ段階において
全周にわたる輪郭倣いとＸ―Ｙ平面倣いを行う構
成であるから、従来例のようにワーク上に既に形
成されている内壁の上部が各クランプ段階におい
て繰返し加工されることがなくなり、従つて加工
時間の無駄やカツタの磨耗が軽減されるという利
点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるモデルやワ
ークの形状及びこれらとスタイラスやカツタの位
置関係を例示する概念図、第２図及び第３図はそ
の制御方法を説明するためのフローチヤートであ
る。 ST…スタイラス、CT…カツタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 各々直交するＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸の方向のトレ
   ーサヘツドからの変位信号に基づき倣い方向、倣
   い速度を算出してモデル凹部の倣いを制御する倣
   い制御方法において、 (a) トレーサヘツドの先端をモデル凹部の所定深
   さのＺ軸位置にクランプし、 (b) 該クランプ状態を保持したままモデル凹部の
   内壁の全周に沿つて輪郭倣いを行いつつ該輪郭
   倣い径路上においてＸ又はＹ方向の座標が最大
   及び最小となる最大点及び最小点の座を蓄積
   し、 (c) 該輪郭倣いの終了後前記クランプ状態を保持
   したまま前記最大点又は最小点のうち最寄りの
   ものの内側にトレーサヘツドを送り、 (d) 該送られた点から反対側の最小点又は最大点
   まで前記クランプ状態を保持したままモデル凹
   部の内壁に対してＸ―Ｙ平面倣いを行い、 (e) 該Ｘ―Ｙ平面倣いの終了位置からモデル凹部
   の内壁に沿つてＸ―Ｚ、またはＹ―Ｚ平面なら
   いを行つてトレーサヘツドの先端を更に下降せ
   しめて所定深さの新たなＺ軸位置にクランプ
   し、 該新たなクランプ状態のもとで、上記(b)から(e)
   までの一連の動作を、トレーサヘツドの先端が所
   定の深さになるまで繰返すことを特徴とする倣い
   制御方法。