WO1991002625A1

WO1991002625A1 - Profile control apparatus

Info

Publication number: WO1991002625A1
Application number: PCT/JP1990/000939
Authority: WO
Inventors: Hitoshi Matsuura; Hitoshi Aramaki
Original assignee: Fanuc Ltd
Priority date: 1989-08-25
Filing date: 1990-07-20
Publication date: 1991-03-07
Also published as: EP0440804A1; US5121041A; DE69003378T2; EP0440804B1; DE69003378D1; JPH0386446A; EP0440804A4

Description

明細書ならい制御装置技術分野

本発明はならい制御装置に関し、特にコーナ部等で力ッタがワークにくい込むことがないならい制御装置に関する。背景技術

ならい制御装置はスタイラスに加わる各軸の変位量をトレ一サへッドにより検出し、この変位量を用いてならい演算回路において各軸の速度指令を演算する。そして、この速度指令により各軸のモータを駆動して力ッタをワークに対して相対的に移動させると共に、同速度でトレーサへッドをモデル面に沿って移動させ、これらの動作を繰り返してワークにモデルの形状と同形の加工を施している。

しかし、この種のならい制御装置ではモデルの急変部分を正確にならえない問題があった。すなわち、スタイラスがモデルのコーナ部等に突き当たると、サーボ系の遅れ、機械の慣性等の影響によりトレーサへッドが行き過ぎ、結果的に力ッタも同じ量だけワークにくい込み、コ一ナ部の加工精度が低下する。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、コ一ナ部においてカツタがワークにくい込むことがない、すなわち精度の良い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、

トレ—サへッドにより検出された変位量を用いて各軸の速度指令を溃算し、前記速度指令に基づいて前記各軸の速度を制御して力ッタをワークに対して相対的に移動させると共に、前記トレーザへッドをモデルに沿って移動させて、前記ヮ一クにならい加工を施すならい制御装置において、前記速度指令を所定の時定数で遅延した第 1の遅延速度指令を求める第 1の遅延手段と、前記速度指令を前記所定の時定数と異なる時定数で遅延した第 2の遅延速度指令を求める第 2の遅延手段と、前記第 1の遅延速度指令と前記第 2の遅延速度指令との差分を演算する差分演算手段と、前記第 1の遅延速度指令に基づいて所定の軸を移動させる第 1の軸移動手段と、前記差分に基づいて、前記所定の軸の移動に重畳して移動し、且つ前記所定の軸に平行な特定の軸を移動させる第 2の軸移動手段と、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。

従来の機械全体軸に加えて、この機械全体軸の移動に重畳してトレーサへッドのみを移動させる軸を設けると共に、速度指令を異なる時定数で遅延した二つの遅延速度指令を求め、機械全体軸にはこれらの一方を、トレーサへッドのみの移動軸にはこれら速度指令の差分を指令する。この結果、トレーサへッドはカツタに対して常に先行して進み、トレーサへッドがコーナ部に突き当たつて軸速度が減少すると、その減少分に相当する量だけトレ一サへッドの先行量がキャンセルされる（相対的に戻る）。遅延速度指令の各時定数を適当な値に設定することによって、この戻り量をトレーサヘッドのくい込み量に等しくすることができ、したがってカツタの移動量はトレーサへッドに比較してこのくい込み量だけ減少し、カツタのくい込みを防止できる。，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ゥエァのブ口ック図、

第 2図は本発明の一実施例のならい制御装置に接続されるならい工作機械の構成図、

第 3図はモデルのコ一ナ部を示した図、

第 4図は本発明の一実施例の各速度指令の時間的変化を示した図である。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 a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には後述するトレーザヘッドで検出された各軸の変位量 ε χ 、 ε y、 ε zや、その他の一時的なデータが格納される。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、インターフェース 1 3を介して操作盤 2より入力されたならい方向、ならい速度等の各種のパラメータを格納する。

プロセッサ 1 1 は変位量 ε X、 ε y及び ε z と、指令されたならい方向、ならい速度に基づいて周知の技術により、例えば、 X— Z軸による表面ならいなら X軸方向の速度指令 V X及び Z軸方向の速度指令 V zを発生する。速度指令 V Xはフィルタ A 1 4 aによって、所定の立ち上がり時定数及び立ち下がり時定数で遅延処理されて遅延速度指令 V X mとなる。遅延速度指令 V X mは D Z A変換器 1 6 aでアナ Dグ変換された後、サーボアンプ 1 7 aによって増幅して出力され、後述する X軸のメインモータが駆動される。

一方、これとは別に速度指令 V Xはフィルタ B 1 4 bによつて、遅延速度指令 V x mと異なる立ち上がり時定数及び立ち下がり時定数の遅延速度指令 V X bに変換される。差分渲算回路 1 5 は遅延速度指令 V X bから遅延速度指令 V X m を差.し引いて遅延速度指令 V X sを求める。遅延速度指令 V X sは D Z A変換器 1 6 bでアナ口グ変換された後、サーボアンプ 1 7 bによって増幅して出力され、後述する X軸のサブモータが駆動される。

また、同様にして速度指令 V zから遅延速度指令 V 2 m及び V z sを求め、これらの遅延速度指令に基づいて Z軸のメィンモータ及び Z軸のサブモータが駆動される。このための要素（フィルタ C 1 4 c 〜アンプ 1 7 d ) Cは X軸の要素と同じであるので、その説明は省略する。第 2図は上記のならい制御装置に接続されるならい工作機械の構成図である。図において、トレーサへッド 3 1 は、その先端のスタィラス 3 2がモデル 3 3に接触することにより生じる X軸、 Y軸及び Z軸方向の各変位量 ε x、 e y及び ε ζを検出し、ならい制御装置 1 に入力している。

カツタ 3 4はコラム 3 5に取りつけられ、コラム 3 5はメィンモータ 3 6 z mによつて Z軸方向に移動される。また、コラム 3 5にはサブモータ 3 7 z s及び 3 7 x sが装着されており、これらのサブモータによって、コラム 3 5の移動に重畳してトレーサへッド 3 1がさらに Z軸方向及び X軸方向に移動する。ワーク 3 8はテーブル 3 9上に固定されており、テーブル 3 9 はメインモータ 3 6 x mによって）（軸方向に移動される。

そして、メインモータ 3 6 x m及び 3 6 z mは遅延速度指令 V x m及び V z mに従って回転し、サブモータ 3 7 x s及び 3 7 z s は遅延速度指令 V X s及び V z s に従って回転す o

次に、トレーサへッド 3 1が例えば第 3図のようなコーナ部 C Nに突き当たって X軸方向の速度が減少（この場合には 0 ) した場合の、トレーサヘッド及びカツタの動きを第 4図を参照して説明する。図において、縦軸は速度指令の大きさ、横軸は時間である。ここで、遅延速度指令 V X mの立ち上がり時定数を T 1、第 1図のフィルタ B 1 4 bの出力の遅延速度指令 V X bの立ち上がり時定数を T 2 とすると、立ち上がり時の遅延速度指令 V X m及び ϋ延速度指令 V X bは次式、 V x m = v x ( 1 _e―… /τ 1. )

V x b = v x ( 1 e -t /Τ 2 )

で表される。

また、遅延速度指令 V x mの立ち下がり時定数を T 3、遅延速度指令 V X bの立ち下がり時定数を Τ 4 とすると、立ち下がり時の遅延速度指令 V x m及び遅延速度指令 V X bは次式、

V X m= V X ( 1 — e—^{t/T 3} )

V χ b = ν χ ( 1 /τ

e ⁴ )

で表される。

さて、 X軸サブモータの遅延速度指令 V X sは V x s = ゾ X b— V X m

であるから、立ち上げ後は図の△ s 1で示す移動量だけトレ一サへッドがカッタに対して先行することになる。また、停止時には図の Δ s 2で示す移動量だけトレーサへッドが戻る, 先行量厶 s 1及び戻り量△ s 2は、

Δ s 1 = J" ( V X ( 1 - e - ^{t /T 2} ) ) d t

- S ( v x ( 1 一 e - ^{t/T 1} ) ) d t

Δ s 2 = J" ( v x ( 1 — e ~^t/T4 ) ) d t

— « ( v x ( 1 - e - ^{t/T 3} ) ) d t

であり、また本発明では、

T 2 = T 4 , T 1 = T 3

となるように各時定数を設定しているので、

△ s 1 =厶 s 2 = Δ s

となり、立ち上がり時のトレーサへッドの先行鼍は停止時に完全にキャンセルされる。

さらに、この Δ sをトレーサヘッドのくい込み量に等しく設定しているので、力ッタの移動量はトレ一サヘッドに比較してくい込み量だけ減少し、削りすぎる事態は生じない。なお、 Z軸方向の動きも上記と同様であり、説明は省略する o

また、上記の説明ではコラムとテーブル間の移動、及びこれに重畳したトレーサへッドの移動をそれぞれ X， Zの 2軸で行ったが、これらの軸名称、軸数は適宣変更及び増減できる。

以上説明したように本発明では、速度指令を異なる時定数で遅延した二つの遅延速度指令を求め、機械全体軸にはこれらの一方を、この機械全体軸の移動に重畳して移動するトレ一サへッドのみの移動軸にはこれら速度指令の差分を指令するので、トレ一サヘッドは常にカツタよりも先行して進み、コーナ部でトレーサへッドがモデルにくい込んでもカツタはワークにくい込まず、ならい加工の精度が向上する。

Claims

請求の範囲

1 . トレーサヘッドにより検出された変位量を用いて各軸の速度指令を演算し、前記速度指令に基づいて前記各軸の速度を制御して力ッタをワークに対して相対的に移動させると共に、前記トレーサへッドをモデルに沿って移動させて、前記ワークにならい加工を施すならい制御装置において、

前記速度指令を所定の時定数で遅延した第 1の遅延速度指令を求める第 1の遅延手段と、

前記速度指令を前記所定の時定数と異なる時定数で遅延した第 2の遅延速度指令を求める第 2の遅延手段と、

前記第 1の遅延速度指令と前記第 2の遅延速度指令との差分を潢算する差分演算手段と、

前記第 1の遅延速度指令に基づいて所定の軸を移動させる第 1の軸移動手段と、

前記差分に基づいて、前記所定の軸の移動に重畳して移動し、且つ前記所定の軸に平行な特定の軸を移動させる第 2の軸移動手段と、

を有することを特徴とするならい制御装置。

2 . 前記特定の軸には前記スタイラスを装着することを特徵とする特許請求の範囲第 1項記載のならい制御装置。

3 . 前記第 2の遅延手段の立ち上がり時定数から前記第 1 の遅延手段の立ち上がり時定数を差し引いた差分と、前記第 2の遅延手段の立ち下がり時定数から前記第 1の遅延手段の立ち下がり時定数を差し引いた差分とを等しく設定したことを特徴とする特許請求の範囲第 1項記載のならい制御装置。