JPS6378202A - 非真円形工作物加工用数値制御装置 - 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】

本発明は、カム等の非真円形工作物（以下、単に「工作
物Ｊともいう。）を加工制御するための数値制御装置に
関する。

【従来技術】

従来、数値制御装置により主軸ｆｉｌｌ線に垂直な方向
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ｍを与えるものである。 一方、工作物を研削加工するためには、プロフィルデー
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。

【発明が解決しようとする問題点】

そこで、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一旦加工し、その工作物のプロフ
ィルを作業者の手作業によりカム測定器等を用いて測定
し、理想プロフィルデータとの偏差を求め、理想プロフ
ィルデータに補正を加えるという作業が行われている。 しかし、追随遅れは工作物のプロフィルおよび主軸の回
転速度により異なるため、工作物の形状や主軸の回転速
度が異なるごとに上記の試し加工を行って理想プロフィ
ルデータを補正しなければならず、作業効率が極めて悪
いという問題がある。 本発明は、上記の問題点を解決するために成されたもの
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って、加工精度を向上させることで
ある。

【照点を解決するための手段】

上記問題点を解決するための発明の構成は、主軸の回転
角θと工具送り軸の位置Ｘを数値制御し非真円形工作物
の仕上げ形状に沿って工具をプロフィル創成運動させる
ためのθとＸの関係を示すプロフィルデータに基づき前
記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、前記非真円形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を記憶する理想プロフィルデータ記
憶手段と、Ｘのθに関する微分係数の前記主軸の回転速
度に応じた補正係数を記憶する補正係数記憶手段と、指
令された主軸の回転速度に対応する補正係数を選択し、
Ｘのθに関する微分係数にその補正係数を掛けた補正量
を演算する補正量演算手段と、前記補正量演算手段によ
り求められた補正量を前記理想プロフィルデータに加算
して、補正プロフィルデータを演算するプロフィルデー
タ補正手段と、前記補正プロフィルデータに基づき前記
主軸と前記工具送り軸とを数値制御する位置制御手段と
を備えたことである。

【作用】

追随遅れを補償するため、理想プロフィルデータが補正
されるのであるが、補正量は理想プロフィルデータのθ
に関する微分成分ごとに求められる。そして、微分係数
に関する補正量を決定する補正係数は、主軸の回転速度
に応じて選択される。 主軸の回転速度が大きい程、追随遅れは大きくなるので
あるが、この主軸の回転速度に応じて補正量が決定され
るので、主軸の回転速度に依存した加工誤差をなくすこ
とができる。

【実施例】

以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。第
１図は数値制御研削Ωヱ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Ｍ１３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１
３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１３の回
転位相に一致している。 ベッド１０の後方には工具送り軸（Ｘ軸）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２
１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、１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。 ドライブユニット４０．４１は数値制御装置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にはパルスジエネレータ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。 数値制御装置３０は主としてサーボモータ２３．１４０
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、理想プロフィル
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４３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
。 数値制御装置３０は第２図に示すように、研削盤を制御
するためのメインＣＰＵ３１と制御プログラムを記憶し
たＲ　ＯＭ　３３と入力データ等を記憶するＲＡＭ３２
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理想
プロフィルデータを記憶する理想プロフィルデータ領域
３２２と補正係数を記憶する補正係数記憶領域３２７が
設けられている。その他、各種のモードを設定する送り
モード設定領ｌＸ３２４、工作物モード設定領域３２５
、スパークアウトモード設定領域３２６が設けられてい
る。 数値制御装置３０はその他サーボモータ２３．１４の駆
動系として、ドライブＣＰＵ３６とＲＡＭ３５とパルス
分配回路３７が設けられている。 ＲＡＭ３５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１３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。 次に作用を説明する。 ＮＣデータは第７図に示すように４１？１成されており
、このＮＣデータはメインＣＰＵ３１により第３図のフ
ローチャートに示す手順に従って解読される。ステップ
１００でＮＣデータは１ブロツク読出され、次のステッ
プ１０２でデータエンドか否かが判定される。データエ
ンドの場合には本プログラムは終了される。データエン
ドでない場合には、ステップ１０４以下へ移行して、命
令語のコード判定が行われる。ステップ１０４で命令語
がＧコードであると判定された場合には、さらに詳細な
命令コードを判定するため、ＣＰＵの処理はステップ１
０６へ移行する。ステップ１０６〜１１６で、命令コー
ドに応じてモード設定が行われる。ステップ１０６でＧ
ＯＩコードと判定されたときは、ステップ１０８で送り
モード設定領域３２４にフラグがセットされ送りモード
は研削送りモードに設定される。 同様にステップ１１０でＧＯ４コードと判定されたとき
は、ステップ１１２でスパークアウトモード設定領域３
２６にフラグがセットされ送りモードはスパークアウト
モードに設定される。また、ステップ１１４で６５１コ
ードと判定されたときは、ステップ１１６で工作物モー
ド設定領域３２５のフラグがセットされ工作物モードが
カムモードに設定される。 上記のモード設定が完了すると、ＣＰＵの処理はステッ
プ１２０へ移行し、ＮＣデータと設定された上記のモー
ドに応じた処理が行われる。ステップ１２０で読出しブ
ロックにＸコード有りと判定されると、ステップ１２２
へ移行しモード設定がカムモードかつ研削送りモード（
以下、「カム・研削モード」という。）か否かが判定さ
れる。カム・研削モードのときには、ステップ１２４で
カム創成のためのパルス分配が行われる。一方、カム・
研削モードでないときには、ステップ１２６で通常の主
軸の回転と同期しないパルス分配が行われる。 また、ステップ１２０の判定がＮＯのときはステップ１
２８へ移行しスパークアウトモード設定領域３２６のフ
ラグが調べられ、スパークアウトモードか否かが判定さ
れる。スパークアウトモードのときはステップ１３０で
スパークアウト加工のパルス分配が行われる。 第７図に示すＮＣデータでは、ブロックＮ０１０のＧ５
１コードにより、工作物モードがカムモードに設定され
るとともに、実際に加工使用する理想プロフィルデータ
が番号Ｐ２３４５で指定される。次のブロックｊｌ　０
２０のＧＯＩコードにより研削送りモードに設定され、
Ｘコードの存在によりＸ−０，１だけカム研削の処理が
行われる。Ｆコードは主軸１回転当たりの研削量を、Ｒ
コードは主軸１回転当たりの研削速度である。Ｓコード
は主軸の回転速度を表している。第７図のＮＣデータで
は、ＰコードとＲコードの指定数値が等しいため、主軸
の回転に対し連続的に一定速度で切り込むことを指令し
ている。 カム創成は第４図のフローチャートに従って実行される
。理想プロフィルデータは第８図に示すように、主軸の
回転角０．５°ごとの砥石車Ｇのパルス数で表した移動
量がテーブルに与えられている。まず、ステップ２００
で、理想プロフィルデータの続出アドレスＩが初期値１
に設定される。次にステップ２０１で、与えられたＦコ
ードから主軸の単位回転角０．５°ごとの切込量がパル
ス数として演算される。そして、ステップ２０２以下の
処理により主軸の単位回転角ごとの砥石車Ｇの位置決め
データ（移動量と速度）は、ドライブＣＰＵ３６に渡す
ためにＲΔＭ３５に出力される。 ステップ２０２で１回前の制御サイクルのパルス分配が
完了したと判定されると、ステップ２０４へ移行し理想
プロフィルデータの終端か否かが判定される。終端でな
い場合には、ステップ２０Ｇで理想プロフィルデータの
補正演算が行われる。その後ステップ２０８で主軸１回
転当たりの切込みが完了したか否かが判定される。この
判定はＦコードにより指定された数値データで行われる
。この場合には０．１ｍｍ分の切込みが行われたか否か
で判定される。主軸１回転当たりの切込みが完了してい
ないときには、ステップ２１０で、補正？′ｊＸ算によ
り求められた補正プロフィルデータに単位角当たりの切
込量が加算されて移動ｍデータが生成され、ステップ２
１４でその移動量データと速度データを組みとする位置
決めデータが出力される。また、主軸１回転当たりの切
込みが完了しているときは、ステップ２１２で補正プロ
フィルデータががそのまま移動ｍデータとされる。そし
て、ステップ２１５で続出アドレスＩが１だけ更新され
、ステップ２０２へ戻り次の制御サイクルが実行される
。 ステップ２０４で理想プロフィルデータの終端上判定さ
れたときには、すなわち主軸が１回転したときには、ス
テップ２１６へ移行し全切込みが完了したか否かが判定
される。この判定はＸコードにより指定された数値デー
タにより判定される。全切込みが未完了のときはステッ
プ２１８へ移行して、理想プロフィルデータの続出アド
レスＩがテーブルの先頭アドレスに初期設定される。そ
して、ステップ２０６へ移行し上記と同様の処理により
次の主軸回転サイクルにおける送り制御が行われる。 一方、全切込みが終了した場合にはブロックＮＯ２Ｏで
指令されたカム研削の処理が終了される。 次にブロックＮ０３０のＧＯ４コードのドウエルコード
によりスパークアウト加工が第５図に図示する手順で処
理される。このフローチャートは第４図のフローチャー
トと大略において一致しており、切り込みが行われない
ことと、主軸が指定回数だけ回転した場合にはドウエル
処理が停止されることが異なる。すなわち、理想プロフ
ィルデータの続出アドレスＩの初期設定が行われ（３０
０）　、前制御サイクルのパルス分配が完了すれば（３
０１）、理想プロフィルデータの終端か否かが判定され
（３０２）、終端でない場合には次の位置決め点の理想
プロフィルデータの補正演算が行われ（３０４）　、求
められた補正プロフィルデータによる位置決めデータが
ドライブＣＰＵ３６に出力され（３０６）　、続出アド
レスＩが１だけ更新される（３０７）という処理が縁り
返し実行されて、砥石車Ｇはプロフィル創成運動のみ行
う。そして、理想プロフィルデータの終端になると、す
なわち主軸が１回転すると、主軸の回転数が判定され（
３０８）　、指定回数（第７図のＮＣデータでは２回）
だけ回転したと判定されると（３０８）　、本プログラ
ムが終了され、指定回数の回転が終了していないと判定
されると（３０８）、理想プロフィルデータの続出アド
レス■がテーブルの先頭アドレスに設定される（３１０
）。その後ステップ３０４へ移行し次の主軸回転サイク
ルにおける送り制御が行われる。 理想プロフィルデータの補正演算は、第６図に示すフロ
ーチャートに従って実行される。補正係数記憶領域３２
７には、第９図に示すように主軸の回転速度に応じて１
次微分係数の補正係数（以下「第１補正係数」という）
αと２次微分係数の補正係数（以下「第２補正係数」と
いう）βが記憶されている。ステップ４００で、指令さ
れた主軸の回転速度に応じた第１の補正係数αと第２の
補正係数βが選択される。ブロックＮＯ２Ｏの研削では
主軸の回転速度は２０　ｒｐｍであるので、α、とβ、
が選択される。また、ブロックＮ０３０のスパークアウ
トでは主軸の回転速度は１０ｒｐｍであるので、α、と
β、が選択される。次にステップ４０２で、続出アドレ
スＩと（１−１）における理想プロフィルデータの差Ａ
ＸがＸ（Ｔ）−Ｘ（＋−１）で演算される。次にステッ
プ４０４で現続出アドレスＩと１つ前の続出アドレス［
１における八Ｘの差ＩＩＸが次式で演算される。 ＩＩＸ＝　（Ｘ（１）−Ｘ（＋−１）　）　−（Ｘ（＋
−１＞−Ｘ（１−２）　）＝Ｘ（＋）−２Ｘ（１−１）
＋Ｘ（１−２）続出アドレスＩは主軸位置に対応してい
るので、ＡＸ、　ＢＸはそれぞれその時の主軸位Ｕにお
けるＸの１次微分係数と２次微分係数である。次に、ス
テップ４０６において、次式によりその時の主軸位置に
おける補正プロフィルデータＣｘが演算される。 ＣＸ＝Ｘ（１）＋α−ＡＸ＋β−［ＩＸ上記したように
、このようにして得られた補正プロフィルデータに基づ
いてパルス分配が実行される。 上記の補正方法を図示すれば第１０図のようになる。こ
の補正はサーボ系の伝達関数を１／（１＋Ａ、・Ｓ十人
２・Ｓ２）で近似した場合の遅れ？ｉｎ償に相当する。 上記の第１補正係数αと第２補正係数βは、サーボ系の
測定されたボード線図を上記の伝達関数で近似して得ら
れる係数Ａ１とＡ２を基に、さらに主軸の回転速度によ
る遅れ量を加味して主軸の回転速度ごとに決定される。 尚、第１０図は分かり易くするため、絶対量で表された
理想プロフィルデータ（第１０図（ａ））を基準にして
、絶対量で表された補正プロフィルデータ（第１０図（
ｄ））に変換し、そのデータを相対量で表された補正プ
ロフィルデータ（１１０図（ｅ））に変換する方法を示
している。 これに対し、上記の手順では相対量で表された理想プロ
フィルデータから直接相対量で表された補正プロフィル
データへ変換することを示しているが同じことである。 また、サーボ系の伝達関数を次式 ％式％） で近似した場合には、第１１図に示す手順で補正しても
よい。 すなわち、伝達関数　１／（１＋８．・Ｓ）による遅れ
補償と、伝達関数１／　（１＋［＋、・Ｓ＋［＋３・Ｓ
２）による遅れ補償を縦続に行ってもよい。

【発明の効果】

本発明は、Ｘのθに関する微分係数の主軸の回転速度に
応じた補正係数を記憶する補正係数記憶手段と、指令さ
れた主軸の回転速度に対応する補正係数を選択し、Ｘの
θに関する微分係数にその補正係数を掛けた補正量を演
算する補正量演算手段と有しているので、主軸の回転速
度に依存した追随遅れを補償することができる。したが
って、主軸の回転速度によって変動する加工誤差をなく
すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例にかかる数値制御研削盤の構成
図。第２図は数値制御装置の電気的構成を示したブロッ
クダイヤグラム。第３図、第４図、第５図、第６図はそ
れぞれＣＰＵの処理手順を示したフローチャート。第７
図はＮＣデータの構成図。第８図は理想プロフィルデー
タの構成図。第９図は補正係数を記憶したテーブルの構
成図。第１０図は理想プロフィルデータの補正方法を図
示した説明図。第１１図は理想プロフィルデータの他の
補正方法を図示した説明図である。 １０−・−ベッド　１１−・テーブル　１３−主軸１４
．２３゛サーボモータ　１５°心押台２０−・工具台　
３０　・数値制御装置　Ｇ・砥石車Ｗ　工作物 第７図 第８図　　　　第９図 第１０図 （Ｃ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）主軸の回転角θと工具送り軸の位置Ｘを数値制御
   し非真円形工作物の仕上げ形状に沿って工具をプロフィ
   ル創成運動させるためのθとＸの関係を示すプロフィル
   データに基づき前記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、前記非真円形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を記憶する理想プ
   ロフィルデータ記憶手段と、 Ｘのθに関する微分係数の前記主軸の回転速度に応じた
   補正係数を記憶する補正係数記憶手段と、指令された主
   軸の回転速度に対応する補正係数を選択し、Ｘのθに関
   する微分係数にその補正係数を掛けた補正量を演算する
   補正量演算手段と、前記補正量演算手段により求められ
   た補正量を前記理想プロフィルデータに加算して、補正
   プロフィルデータを演算するプロフィルデータ補正手段
   と、 前記補正プロフィルデータに基づき前記主軸と前記工具
   送り軸とを数値制御する位置制御手段とを備えたことを
   特徴とする非真円形工作物加工用数値制御装置。