WO1990011869A1 - Profile control device - Google Patents

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WO1990011869A1
WO1990011869A1 PCT/JP1990/000478 JP9000478W WO9011869A1 WO 1990011869 A1 WO1990011869 A1 WO 1990011869A1 JP 9000478 W JP9000478 W JP 9000478W WO 9011869 A1 WO9011869 A1 WO 9011869A1
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processing
copying
circuit
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PCT/JP1990/000478
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English (en)
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Inventor
Hitoshi Matsuura
Hitoshi Aramaki
Original Assignee
Fanuc Ltd
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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/42—Recording and playback systems, i.e. in which the programme is recorded from a cycle of operations, e.g. the cycle of operations being manually controlled, after which this record is played back on the same machine
    • G05B19/4202—Recording and playback systems, i.e. in which the programme is recorded from a cycle of operations, e.g. the cycle of operations being manually controlled, after which this record is played back on the same machine preparation of the programme medium using a drawing, a model
    • G05B19/4207—Recording and playback systems, i.e. in which the programme is recorded from a cycle of operations, e.g. the cycle of operations being manually controlled, after which this record is played back on the same machine preparation of the programme medium using a drawing, a model in which a model is traced or scanned and corresponding data recorded

Definitions

  • the present invention relates to a profile control device for processing a workpiece while following a model surface, and more particularly to a profile control device capable of performing high-speed and high-precision profile processing in a highly intelligent manner.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram of a conventional copying control device.
  • the adder circuit 132 calculates the difference ⁇ between the combined displacement ⁇ and the reference displacement ⁇ 0.
  • the normal direction speed signal generating circuit 13 3 multiplies the difference ⁇ by a predetermined gain to generate a normal direction speed signal V ⁇ , and the tangential speed signal generating circuit 13 4
  • the tangential speed Vt is generated from the following speed.
  • the switching circuit 13.5 selects the amount of displacement of each axis in the commanded follow-up plane, and the follow-direction calculation circuit 13.6 uses this to calculate the cosine cos ⁇ and sine si ⁇ ⁇ of the follow-up direction. Is calculated.
  • the axis speed signal generation circuit 1 3 7 generates the axis speed signals VX, Vy, and Vz of the following axis using V ⁇ , Vt, c0s ⁇ , and sin ⁇ .
  • Model 4 2 The work 163 is machined by moving the power head 162 at the same speed while moving it on the surface 14-3.
  • Digitizers have been developed as a means for improving this.
  • the digitizer captures the position of each axis that is being controlled by the digitizer digitally as time and position data, and linearly approximates the model surface based on this position data.
  • NC data is generated by performing data processing to prevent biting phenomena, such as temporarily suspending processing. This NC data is input to another numerical controller (CNC) to process the workpiece.
  • CNC numerical controller
  • the present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to provide a profile control device capable of executing high-speed, high-precision profile processing online.
  • a control circuit that controls a plurality of profile axes to follow the model surface, and is connected to the profile control circuit by a bus, and the plurality of profile axes
  • the position data every moment A digitizing circuit that performs predetermined data processing to prevent a penetration phenomenon and generates NC data obtained by linearly approximating the model surface, and is connected to the digitizing circuit by the bus.
  • a numerical control circuit configured to control the position of the same number of machining axes as the number of the plurality of tracing axes based on the NC data to machine the workpiece; Provided.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a hardware of a copying control device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram of a conventional copying control device. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a hardware of a copying control apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • a processor 11 reads a system program stored in a ROM 12 via a bus 10 and reads the system program according to the system program. The entire operation of the copying control device 1 is controlled.
  • RAMI 2b is DRAM and stores temporary calculation data and display data.
  • the non-volatile memory 12 c is backed up by a battery (not shown) and stores various parameters required for copying control, digitizing and numerical control. These parameters are input from the operation panel 2.
  • the copying control circuit 13 receives the displacements ⁇ ⁇ , ey and ⁇ z of each axis of the stylus 4 2, and receives a command from the processor 11 via the path 10 for the copying plane, copying speed, etc.
  • the axis velocity signals VX, Vy, and Vz of the following axes 40x, 40y, and 40z are generated.
  • Servo amplifiers 14 X, 14 y, 14 z amplify speed signals V x, V y, V z and drive servo motors 3 1 x, 3 1 y, 3 1 z mounted on the machine side and moves along the head 4 1 to the tracer on the surface of the model 4 3 executes the copying control.
  • the pulse coder 32x, 32y. 32z generates a pulse signal every time the servomotor 31x, 31y, 31z rotates a predetermined angle.
  • the current position register 15 in the copying control device 1 reversibly counts these pulse signals, stores the current position of each of the copying axes 40x, 40y ⁇ 40z, and digitizes them as position data. Input to timing circuit 16.
  • the digitizing circuit 16 captures this position data at regular intervals or when the amount of change in the position data exceeds a predetermined tolerance value, and generates NC data that approximates the shape of the model 43 linearly. I do.
  • the digitizing circuit 16 is NC data When generating, the error of the trajectory due to the displacement of the stylus 41 is corrected. If the position data fluctuates beyond a predetermined value, it is regarded as a sudden change in shape and the acquisition of position data is temporarily suspended. Further, in accordance with a command, processing for scaling the position data at a predetermined magnification, processing for converting the position data into units, processing for rotating the position data on coordinates, and the like are performed.
  • the NC data obtained here is stored in the buffer memory 17 via the bus 10.
  • the processor 11 reads out the data sequentially and the axis control circuit 18 x, 18 y, 18 2 via the bus 10.
  • the axis control circuit 18 x, 18 y, 18 z inputs this as the movement command of the additional axes 60, 60 y, 60 z to the position command signals P x, P y, P z.
  • the servo amplifiers 19x, 19y, and 19z amplify the position command signals Px, Py, and Pz to drive the servo motors 51x, 51y, and 51z.
  • the servo motors 5 ⁇ 5, 51 y, 51 z have pulse coder 52 x, 52 y, 52 z for position detection, and the predetermined position signal is a pulse train and the servo amplifier 19 x , 19y, and 19z.
  • the servo amplifiers 19x and 19y19z convert this pulse train into FZV (frequency Z speed) to generate a speed signal, We do feedback.
  • the cutter head 62 moves according to the data: Processed at a rate.
  • the copying operation is performed using the tracer head.
  • a non-contact distance sensor may be used as an alternative to the tracer head.
  • the present invention is not limited to this, and the present invention can be implemented with another number of axes.
  • the digitizing circuit while performing the copying by the copying control circuit, the digitizing circuit performs processing such as deletion of unnecessary data to generate NC data, and the numerical control circuit generates the NC data in accordance with the NC data. Since the position of the machining axis is controlled, the penetration phenomenon is prevented and machining accuracy is improved. In addition to scaling according to the model shape, scaling, coordinate rotation, etc. can be performed, and the applicable range of machining is expanded.
  • the copying control circuit, digitizing circuit, and numerical control circuit are connected by a single bus, it is smaller and more functional than using a single device with multiple functions and connecting them externally. There is no waste and the economy is improved.

Description

明 細 書 ならい制御装置 技 術 分 野
本発明はモデル面をならいながらヮークをならい加工する ならい制御装置に関し、 特に髙速、 髙精度のならい加工を才 ンライ ンで実行可能なならい制御装置に関する。 背 景 技 術
第 2図は従来のならい制御装置の概念図である。 図におい て、 モデル 1 4 3 に接触するスタィ ラス 1 4 2の各軸変位量 ε χ、 e y、 ε zをト レーサヘッ ド 1 4 1で検出し、 合成回 路 1 3 1で合成変位量 ε ( e = ε χ ^ + ε y 2 + ε ζ 2 ) を計算する。 加算回路 1 3 2は合成変位量 εと基準変位量 ε 0との差分 Δ εを計算する。 法線方向速度信号発生回路 1 3 3は差分 Δ εに所定のゲイ ンを乗じて法線方向速度信号 V η を発生し、 接線方向速度信号発生回路 1 3 4は差分 Δ εと指 令ざれたならい速度から接線方向速度 V tを発生する。
—方、 切り換え回路 1 3 .5は指令されたならい平面におけ る各軸変位量を選択し、 ならい方向演算回路 1 3 6はこれを 用いてならい方向 ®の余弦 c o s Θ及び正弦 s i η Θを計算 する。 軸速度信号発生回路 1 3 7は V η、 V t、 c 0 s Θ、 s i n Θを用いてならい軸の軸速度信号 V X、 V y、 V zを 発生し、 この軸速度信号によってスタィ ラス 1 4 2をモデル 1 4 3の面上で移動させると共に、 同速度で力 ッターへッ ド 1 6 2を移動させてワーク 1 6 3を加工する。
一方、 上記のならい制御装置においてはならい速度に一定 の限界があり、 ならい速度を上げ過ぎると加工時に形状急変 部でくい込み現象が発生する。
これを改良する手段としてデジタイザが開発されている。 デジタィザではならい制御が行われている各軸の位置を時々 刻々とディ ジタル的に位置データとして取り込み、 この位置 データに基づいてモデル面を直線近似すると共に、 例えば形 状急変部では位置データの取り込みを一時中断する等の、 く い込み現象を防止するためのデータ処理を行って N Cデータ を生成する。 この N Cデータを別の数値制御装置 （C N C ) に入力してワークを加工している。
しかし、 デジタイザを使用する方法は一旦ならいを行って から加工するので、 工程が増加し、 効率的でない。 発 明 の 開 示
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、 高速， 高精度のならい加工をォンライ ンで実行可能なならい制御装 置を提供することを目的とする。
本発明では上記課題を解決するために、
モデル面をならいながらワークをならい加工するならい制 御装置において、 複数のならい軸を制御して前記モデル面を ならうならい制御回路と、 前記ならい制御回路とバスで接続 され、 前記複数のならい軸の位置を時々刻々と位置データと して取り込むと共に、 くい込み現象を防止するための所定の データ処理を行って、 前記モデル面を直線近似した N Cデー タを生成するデジタィ ジング回路と、 前記デジタィ ジング回 路と前記バスで接続され、 前記 N Cデータに基づいて前記複 数のならい軸の数と同数の加工用の軸を位置制御して前記ヮ ークを加工する数値制御回路とを有することを特徴とするな らい制御装置が、 提供される。
ならい制御回路、 デジタィ ジング回路及び数値制御回路を 一つのバスで機能的に結合して構成する。 ならい制御回路で ならいを行いながら、 デジタィ ジング回路によって不要デ一 夕の削除等の処理を行って N Cデータを生成し、 バッファメ モリに格納する。 数値制御回路はこの N Cデータに従って加 ェ用の軸を位置制御する。 図 面 の 簡 単 な 説 明 第 1図は本発明の一実施例のならい制御装置のハ ードウュ ァの構成を示したブロ ック図、
第 2図は従来のならい制御装置の概念図である。 発明を実施するための最良の形態 以下、 本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第 1図は本発明の一実施例のならい制御装置のハ ードゥエ ァの構成を示したブロック図である。 図において、 プロセッ サ 1 1 はバス 1 0を介して R O M 1 2 に格納されたシステ ムプログラムを読みだし、 このシステムプログラムに従って ならい制御装置 1の全体の動作を制御する。 R A M I 2 bは D R A Mであり、 一時的な計算データや表示データを格納す る。 不揮発性メ モ リ 1 2 c は図示されていないバッテ リでバ ックアツプされており、 ならい制御、 デジタィ ジング及び数 値制御に必要な各種のパラメータ等を格納する。 これらのパ ラメータは操作盤 2より入力される。
ならい制御回路 1 3はスタ イ ラス 4 2の各軸変位量 ε χ、 e y、 ε zを入力されると共に、 パス 1 0を介してプロセ ッ サ 1 1からならい平面、 ならい速度等を指令され、 周知の技 術によってならい軸 4 0 x、 4 0 y、 4 0 zの各軸速度信号 V X、 V y、 V zを発生する。 サーボアンプ 1 4 X、 1 4 y、 1 4 zは速度信号 V x、 V y、 V zを増幅して機械側に取り つけられたサーボモータ 3 1 x、 3 1 y、 3 1 zを駆動し、 ト レーサへッ ド 4 1をモデル 4 3の面上に沿って移動させ、 ならい制御を実行する。
パルスコーダ 3 2 x、 3 2 y . 3 2 zはサーボモータ 3 1 x、 3 1 y、 3 1 zが所定角度回転する毎にパルス信号を発 生する。 ならい制御装置 1内の現在位置レジスタ 1 5は、 こ れらのパルス信号をそれぞれ可逆計数して各ならい軸 4 0 x、 4 0 y ^ 4 0 zの現在位置を記憶し、 位置データとしてデジ タィ ジング回路 1 6に入力する。
デジタイ ジング回路 1 6はこの位置データを一定時間毎に、 あるいは位置データの変動量が所定のト レラ ンス値を越えた 場合に取り込み、 モデル 4 3の形状を直線近似した N Cデ一 タを生成する。 なお、 デジタイ ジング回路 1 6は N Cデータ を生成する際に、 スタイ ラス 4 1の変位による軌跡の誤差分 を補正する。 また、 位置データが予め設定した一定値を越え て変動した場合には形状急変部であるとみなして、 位置デー タの取り込みを一時的に中断する。 さらに、 指令により、 位 置データを所定の倍率でスケーリ ングする処理、 位置データ を単位変換する処理、 位置データを座標回転する処理等を行 う。 ここで得た N Cデータはバス 1 0を介してバッ フ ァメ モ リ 1 7に格納する。
N Cデータがバッ フ ァ メ モ リ 1 7に格納されると、 プロセ ッサ 1 1はこれを逐次読みだしてバス 1 0を介して軸制御回 路 1 8 x、 1 8 y、 1 8 2に加ェ軸 6 0 、 6 0 y、 6 0 z の移動指令として入力し、 軸制御回路 1 8 x、 1 8 y、 1 8 zはこれを位置指令信号 P x、 P y、 P zに変換し、 サーボ アンプ 1 9 x、 1 9 y、 1 9 zに入力する。 サーボアンプ 1 9 x、 1 9 y、 1 9 zは位置指令信号 P x、 P y、 P zを増 幅してサ一ボモータ 5 1 x、 5 1 y、 5 1 zを駆動する。
サーボモータ 5 ΐ χ、 5 1 y、 5 1 zには位置検出用のパ ルスコーダ 5 2 x、 5 2 y、 5 2 zが内蔵されており、 所定 の位置信号がパルス列としてサーボアンプ 1 9 x、 1 9 y、 1 9 zにフ ィードバックされる。 なお、 図示しないが、 サー ボアンプ 1 9 x、 1 9 y 1 9 zではこのパルス列を FZV (周波数 Z速度） 変換して速度信号を生成し、 位置フ ィ ー ド ノ、'ックと同時に速度フイードバックも行っている。
この結果、 カッターへッ ド 6 2が: Cデータに従って移動 してワーク 6 3がモデル 4 3の形状通り、 あるいは所定の倍 率で加工される。
なお、 上記の説明ではトレーサへッ ドを使用してならいを 実行したが、 これとは別に ト レ一サへッ ドに相当するものと して非接触式距離センサを使用することもできる。
また、 本実施例ではならい用及び加工用に 3軸の制御軸を 設けたが、 これに限らず本発明は他の軸数で実施することが できる。 - 以上説明'したように本発明では、 ならい制御回路でならい を行いながら、 デジタィ ジング回路によって不要データの削 除等の処理を行って N Cデータを生成し、 数値制御回路がこ の N Cデータに従って加工用の軸を位置制御するので、 くい 込み現象が防止され、 加工精度が向上する。 また、 モデル形 状通りのならい加工の他にスケ一リ ングゃ座標回転等を行う ことができ、 加工の適用範囲が拡大する。
さらに、 ならい制御回路、 デジタイジング回路及び数値制 御回路を一つのバスで結合して構成しているので、 単独の機 能の装置を複数個使用して外部で結合するよりも小型で且つ 機能上の無駄がなく、 経済性が向上する。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . モデル面をならいながらワークをならい加工するなら い制御装置において、
複数のならい軸を制御して前記モデル面をならうならい制 御回路と、
前記ならい制御回路とバスで接続され、 前記複数のならい 軸の位置を時々刻々と位置データとして取り込むと共に、 く い込み現象を防止するための所定のデータ処理を行って、 前 記モデル面を直線近似した N Cデータを生成するデジタィ ジ ング回路と、
前記デジタィ ジング回路と前記バスで接続され、 前記 N C データに基づいて前記複数のならい軸の数と同数の加工用の 軸を位置制御して前記ワークを加工する数値制御回路と、 を有することを特徴とするならい制御装置。
2 . 前記所定のデータ処理は前記スタイ ラスの変位による 軌跡の誤差分を補正する処理、 前記位置データを所定の倍率 でスケーリ ングする処理、 前記位置データを単位変換する処 理、 前記位置データを座標回転する処理の少なく とも一つを 含むことを特徴とする特許請求の範囲第 1項記載のならい制
PCT/JP1990/000478 1989-04-12 1990-04-07 Profile control device WO1990011869A1 (en)

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