WO1994004311A1 - Non-contact profile control method - Google Patents

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WO1994004311A1
WO1994004311A1 PCT/JP1993/001113 JP9301113W WO9404311A1 WO 1994004311 A1 WO1994004311 A1 WO 1994004311A1 JP 9301113 W JP9301113 W JP 9301113W WO 9404311 A1 WO9404311 A1 WO 9404311A1
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WO
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tracer head
contact
model
contour
control method
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Application number
PCT/JP1993/001113
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English (en)
French (fr)
Inventor
Hitoshi Matsuura
Osamu Tsukamoto
Eiji Matsumoto
Original Assignee
Fanuc Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fanuc Ltd filed Critical Fanuc Ltd
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q35/00—Control systems or devices for copying directly from a pattern or a master model; Devices for use in copying manually
    • B23Q35/04—Control systems or devices for copying directly from a pattern or a master model; Devices for use in copying manually using a feeler or the like travelling along the outline of the pattern, model or drawing; Feelers, patterns, or models therefor
    • B23Q35/08—Means for transforming movement of the feeler or the like into feed movement of tool or work
    • B23Q35/12—Means for transforming movement of the feeler or the like into feed movement of tool or work involving electrical means
    • B23Q35/127—Means for transforming movement of the feeler or the like into feed movement of tool or work involving electrical means using non-mechanical sensing

Definitions

  • the present invention relates to a non-contact profile control method for non-contact three-dimensional model shapes, and more particularly to a non-contact profile control method for performing a contour profile operation.
  • This non-contact distance detector uses an optical distance detector, which is fixed to the tip of the tracer head to detect the distance to the model surface. Since there is no risk of damaging the model, it is possible to use a model made of a soft material, and it is expected that the field of application in contour machining will be expanded.
  • non-contact profile control device there is Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-60956 by the present applicant.
  • a non-contact sensor can be attached to the rotating shaft to perform a surface profile operation to follow the model surface.
  • the contouring operation has a contour contour separate from this surface contour. Contour contouring can also be performed using this non-contact contouring control device.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the operation of the non-contact sensor when contouring is performed using the non-contact sensor.
  • the tracer head 4 is tilted by an angle of 45 ° with respect to the Z-axis and is a non-contact sensor.
  • a distance detector 5a is attached, and the tracer head 4 is rotated by a servomotor 32c. That is, the rotation control is performed so that the distance detector 5a coincides with the vertical plane including the normal line of the model 6.
  • a distance detector 5b is attached so as to overlap with the outside of the distance detector 5a.
  • cables 7a and 7b are connected to the distance detectors 5a and 5b.
  • the distance detectors 5a and 5b are controlled so as to face the vertical plane including the normal of the measurement point of the model 6, when the tracer head 4 turns around the model 6 due to the contour, The distance detectors 5a and 5b also make one rotation. Therefore, if the contouring is continued, the cables 7 a and 7 b wind around the tracer head 4. Disclosure of the invention
  • the present invention has been made in view of such a point, and provides a non-contact profile control method in which a cable of a non-contact sensor does not wind around a tracer head even when contouring is continued. With the goal.
  • a non-contact sensor is provided on a rotating shaft at a predetermined inclination angle, and the model shape is provided by the non-contact sensor.
  • a non-contact profile control method wherein the non-contact sensor reversely rotates to perform a contour profile when the non-contact sensor is turned by a predetermined rotation angle or more. , Provided. When the non-contact sensor is rotated by a predetermined angle or more, the non-contact sensor is rotated in reverse, so that the cable of the non-contact sensor does not wind around the tracer head.
  • Fig. 1 is a block diagram showing the configuration of the copying control device and the machine tool.
  • Fig. 2 is a flowchart of the process for controlling the return rotation of the tracer head.
  • FIG. 3 is a diagram showing the operation of the non-contact sensor when contouring is performed using the non-contact sensor.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a copying control device and a machine tool.
  • the processor 11 reads the system program stored in the ROM 12 via the bus 10 and controls the entire operation of the copying control device 1 according to the system program.
  • RAM 13 is a temporary storage device for data, which stores measurement data from a non-contact distance detecting mechanism of a machine tool, which will be described later, and other temporary data.
  • the non-volatile memory 14 is backed up by a battery (not shown), and various parameters such as a direction, a speed, and the like input from the operation panel 2 via the interface 15 are provided. And the like are stored.
  • the tracer head 4 of the copying machine tool 3 is provided with distance detectors 5a and 5b.
  • the distance detectors 5a and 5b are of a reflected light type using a semiconductor laser or a light emitting diode as a light source. Non-contact sensors are used.
  • the measured values L a and L b of the distance to the model surface along the measurement axes 4 a and 4 b are sequentially read by the processor 11.
  • the processor 11 calculates the amount of displacement of each axis based on the read digital value and the signals from the current position registers 19x, 19y, and 19z, which will be described later. Based on the tracing direction and the tracing speed, velocity commands Vx, Vy and Vz for each axis are generated by a known technique. These speed commands are input to the servo amplifiers 18x, 18y and 18z.
  • the servo amplifiers 18X and 18y drive the servomotors 32X and 32y of the machine tool 3 based on the speed command, thereby moving the table 31 perpendicular to the X-axis direction and the paper plane. Move in the Y axis direction.
  • the servo amplifier 18 z drives the servo motor 32 z to move the tracer head 4 and the tool 34 in the Z-axis direction.
  • the servomotors 3 2 X, 3 2 y and 3 2 z have pulse coder 3 3 x, 3 3 y and 3 3 z which generate detection pulses FP x, FP y and FP z, respectively, each time they rotate a predetermined amount. Is provided.
  • the current position registers 19 X, 19 y, and 19 z in the digitizing control device 1 count the detection pulses FPX, FP y, and FP z according to the rotation direction, and Z-down each axis direction.
  • the current position data Xa, Ya and Za are obtained and input to the processor 11 as control data.
  • the processor 11 samples the measured values La and Lb of the distance detectors 5a and 5b at a predetermined sampling time at the same time as controlling the above axes, and uses the sampled values on the model surface. Find the normal vector of. Then, distance detection is performed on the vertical plane containing this normal vector.
  • the rotation command SC is output so that the measuring axes 4a and 4b of the output units 5a and 5b are aligned.
  • the servo amplifier 18c drives the servomotor 32c based on the rotation command SC to control the rotation while tilting the measuring axes 4a and 4b of the distance detectors 5a and 5b by a predetermined angle around the Z axis. I do.
  • the table 31 is moved in the direction and at the same speed according to the command, and the same shape as the model 6 is machined on the work 35 by the tool 34 that is controlled in the Z-axis similarly to the tracer head 4. Will be applied. That is, a contour profiling operation is performed.
  • Figure 2 is a flow chart of the process for controlling the return rotation of the tracer head.
  • the numeral following S indicates the step number.
  • [S1] Monitor whether tracer head 4 has made a round of the model, and-goes to S2. Since the pick feed is performed every time the model makes a round in the normal contour all around, the tracer head 4 may make a round of the model 6 during the pick feed.
  • the cables 7a and 7b do not wind around the tracer head 4, and the contouring operation can be performed continuously.
  • the tool 34 may stop during the reverse rotation operation and a cutter mark or the like may be attached to the workpiece. Then, using the NC data, the workpiece 35 can be processed more accurately if it is processed.
  • the tracer head performs the return operation every time the circuit goes around the model, so that the cable of the non-contact sensor does not wind around the tracer head.
  • Contour profiling control by a non-contact sensor can be performed continuously.

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Description

明 細 書 非接触ならい制御方法 技 術 分 野
本発明は 3次元的なモデル形状を非接触でならう非接触なら い制御方法に関し、 特に輪郭ならい動作を行う非接触ならい制 御方法に関する。 背 景 技 術
近年、 非接触距離検出器を使用してモデルの形状をならう非 接触ならい制御装置が開発されている。 この非接触距離検出器 には光学式距離検出器が使用され、 これをト レーサヘッ ドの先 端に固定してモデル面までの距離を検出してならいを行う。 モ デルを傷つける心配がないので、 柔らかい材質のモデルを使用 することができ、 ならい加工における適用分野の拡大が期待さ れている。
このような非接触ならい制御装置の例として本出願人による 特開平 3 — 6 0 9 5 6号がある。 この非接触ならい制御装置で は、 回転軸に非接触センサを取り付けて、 モデルの表面をなら う表面ならい動作を行うことができる。 ならい動作には、 この 表面ならいとは別に輪郭ならいがある。 この非接触ならい制御 装置を使用して、 輪郭ならいを行うこともできる。
図 3は非接触センサを使用して輪郭ならいを行うときの非接 触センサの動作を示す図である。 図において、 ト レーサヘッ ド 4には Z軸に対して角度 4 5 ° だけ傾斜させて非接触センサで ある距離検出器 5 aが取り付けられ、 ト レ一サへッ ド 4はサー ボモータ 3 2 cによって回転する。 すなわち、 距離検出器 5 a がモデル 6の法線を含む垂直面に一致するよう に回転制御する。 また、 距離検出器 5 aの外側に重ねて距離検出器 5 bが取り付 けられている。 さらに、 距離検出器 5 a , 5 bにはケーブル 7 a , 7 bが接続されている。
しかし、 距離検出器 5 a， 5 bはモデル 6の測定点の法線を 含む垂直面に向くように制御されるので、 輪郭ならいによって ト レーサへッ ド 4がモデル 6の周囲を回 すると、 距離検出器 5 a , 5 b も同様に一回転することになる。 したがって、 輪郭 ならいを続行すると、 ケーブル 7 a , 7 bがト レーサへッ ド 4 に巻きついてしまう。 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、 輪郭な らいを続行しても非接触センサのケーブルがト レーサへッ ドに 巻きつく ことのない非接触ならい制御方法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、
3次元的なモデル形状を非接触で輪郭ならいを行う非接触な らい制御方法において、 非接触センサを所定の傾斜角度傾斜さ せて、 回転軸に設け、 前記非接触セ ンサによって、 前記モデル 形状の輪郭ならいを実行し、 前記非接触センサが所定の回転角 度以上回 feしたときに、 前記非接触セ ンサを逆回転し、 輪郭な らいを行う ことを特徴とする非接触ならい制御方法が、 提供さ れる。 非接触センサが所定の回転角以上回転したときに、 非接触セ ンサを逆回転するようにしたので、 非接触センサのケーブルが ト レ—サへッ ドに巻きつく ことがなく なる。
図 面 の 簡 単 な 説 明
図 1 はならい制御装置及び工作機械の構成を示すブ π ック図、 図 2は ト レーサへッ ドの戻し回転制御の処理のフローチ ャ ー 卜、
図 3は非接触センサを使用して輪郭ならいを行うときの非接 触セ ンサの動作を示す図である。
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。 図 1 は ならい制御装置及び工作機械の構成を示すプロック図である。 ならい制御装置 1側では、 プロセッサ 1 1がバス 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 1 3はデータの一時記憶装置であり、 後述 するならい工作機械の非接触距離検出機構からの測定データ、 及びその他の一時的なデータを記憶する。 不揮発性メ モ リ 1 4 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 5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 ータ等が格納される。
ならい工作機械 3のト レ一サへッ ド 4には、 距離検出器 5 a 及び 5 bが設けられている。 距離検出器 5 a及び 5 bには、 半 導体レーザあるいは発光ダイォー ドを光源とした反射光量式の 非接触セ ンサが使用される。 測定軸 4 a， 4 bに沿うモデル面 までの距離の測定値 L a及び L bは、 逐次プロセッサ 1 1 に読 み取られる。
プロセッサ 1 1 は読みとつたディ ジタル値と後述する現在位 置レジスタ 1 9 x、 1 9 y及び 1 9 zからの信号に基づいて各 軸変位量を算出すると共に、 この変位量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、 各軸の速度指 令 V x、 V y及び V zを発生する。 これらの速度指令は、 サー ボアンプ 1 8 x、 1 8 y及び 1 8 zに入力される。 サーボアン プ 1 8 X及び 1 8 yはこの速度指令に基づいてならい工作機械 3のサ一ボモータ 3 2 X及び 3 2 yを駆動し、 これによりテ一 ブル 3 1を X軸方向及び紙面に垂直な Y軸方向に移動する。 ま た、 サーボアンプ 1 8 zはサーボモータ 3 2 zを駆動し、 ト レ —サへッ ド 4及び工具 3 4を Z軸方向に移動する。
サーボモータ 3 2 X、 3 2 y及び 3 2 zには、 これらが所定 量回転する毎にそれぞれ検出パルス F P x、 F P y及び F P z を発生するパルスコーダ 3 3 x、 3 3 y及び 3 3 zが設けられ ている。 デジタイ ジング制御装置 1 内の現在位置レジスタ 1 9 X、 1 9 y及び 1 9 zは検出パルス F P X、 F P y及び F P z をそれぞれ回転方向に応じてカ ウ ン トアップ Zダウ ンして各軸 方向の現在位置データ X a、 Y a及び Z aを求め、 制御データ と してプロセッサ 1 1 に入力している。
一方、 プロセッサ 1 1 は上記各軸の制御と同時に、 距離検出 器 5 a及び 5 bの測定値 L a及び L bを所定のサンプリ ング時 間毎にサンプリ ングし、 これを使用してモデル面の法線べク ト ルを求める。 そして、 この法線ベク トルを含む垂直面に距離検 出器 5 a， 5 bの測定軸 4 a , 4 bがー致するように回転指令 S Cが出力される。 サーボアンプ 1 8 cはこの回転指令 S Cに 基づいてサーボモータ 3 2 cを駆動し、 距離検出器 5 a , 5 b の測定軸 4 a , 4 bを Z軸廻りに所定角度傾斜しつつ回転制御 する。 そして同時にテーブル 3 1が指令されたならい方向、 な らい速度で移動して、 ト レーサへッ ド 4 と同じく Z軸制御され る工具 3 4によってワーク 3 5にモデル 6 と同様の形状の加工 が施される。 すなわち、 輪郭ならい動作が行われる。
次に ト レーサへッ ドの戻し回転制御について述べる。 図 2は ト レーサへッ ドの戻し回転制御の処理のフ ロ ーチ ャ ー トである。 図において、 Sに続く数値はステップ番号を示す。
〔 S 1〕 ト レーサヘッ ド 4がモデルを一周したか監視し、 -周 したら S 2へ進む。 通常の輪郭全周ならいではモデルが一周す る毎にピッ クフィー ドを行うので、 ピックフィー ド時をト レー サへッ ド 4がモデル 6を一周したものとしてもよい。
〔 S 2 〕 ト レ一サヘッ ド 4を回転したときに、 距離検出器 5 a， 5 bがモデル 6 と干渉しないかどうか調べて干渉するときは、 距離検出器 5 a , 5 bを干渉しない位置まで逃がす逃げ動作を行 o
〔 S 3〕 ト レーサへッ ド 4をならい動作で回転した方向と逆方 向に一回転分戻し回転動作させる。
〔 S 4〕 戻し回転動作が終わると、 ト レ一サヘッ ド 4を元の位 置に復帰させる。
〔 S 5〕 ついで、 ピッ クフィードを行う。
〔 S 6〕 そして、 次の輪郭ならい動作を行う。
このように、 ト レーサヘッ ド 4がモデル 6を一周する毎に戻し 回転動作を行えば、 ケーブル 7 a , 7 bがト レ一サへッ ド 4に 巻きつく ことがなく、 連続的に輪郭ならい動作を行うことがで さる。
ただし、 輪郭ならいで直接ヮーク 3 5を加工すると、 戻し回 転動作時に工具 3 4が停止しワークにカ ツタマーク等がつく可 能性があるので、 ならい動作で N Cデータのみ生成するデジタ イ ジングを行い、 この N Cデータによって、 ワーク 3 5を加工 した方が精度よく加工を行うことができる。
以上説明したように本発明では、 ト レ一サへッ ドがモデルを 一周する毎に戻し動作を行うようにしたので、 非接触セ ンサの ケーブルがト レーサへッ ドに巻きつく ことなく、 連続して非接 触センサによる輪郭ならい制御を行うことができる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 3次元的なモデル形状を非接触で輪郭ならいを行う非接 触ならい制御方法において、
非接触センサを所定の傾斜角度傾斜させて、 回転軸に設け、 前記非接触センサによって、 前記モデル形状の輪郭ならいを 実行し、
前記非接触センサが所定の回転角度以上回転したときに、 前 記非接触セ ンサを逆回転し、
輪郭ならいを行う ことを特徴とする非接触ならい制御方法。
2 . 前記回転角度はピックフィ一ド位置までの回転角と した ことを特徴とする請求項 1記載の非接触ならい制御方法。
3 . 前記逆回転を行う前に前記非接触センサをモデルと干渉 しない位置に退避させることを特徴とする請求項 1記載の非接 触ならい制御方法。
PCT/JP1993/001113 1992-08-20 1993-08-06 Non-contact profile control method WO1994004311A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22102392A JPH0663850A (ja) 1992-08-20 1992-08-20 非接触ならい制御方法
JP4/221023 1992-08-20

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO1994004311A1 true WO1994004311A1 (en) 1994-03-03

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ID=16760281

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Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP1993/001113 WO1994004311A1 (en) 1992-08-20 1993-08-06 Non-contact profile control method

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JP (1) JPH0663850A (ja)
WO (1) WO1994004311A1 (ja)

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JPH0663850A (ja) 1994-03-08

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