JPS63306854A - 工作機械装置のバイト制御方式 - 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〕 試料工作用バイトの切込み駆動に圧電アクチユエータを
利用し、特にＮＣデータによりバイトの切込みを制御す
るのに好適な工作機械装置に関する。

〔従来の技術〕

機械工作用バイトの切込み駆動に、圧電アクチュエータ
を利用したフライカッティング装置の従来の制御方式の
原理を第４図に示す。

従来の装置は、ＤＣサーボモータ１２．エアスピンドル
１４などからなる工具回転部と、摺動子１６をすベリ案
内に用いた送りねじ駆動型の試料移動部、およびＮＣデ
ータ信号発生回路１、高圧アンプ５などからなる工具切
込み量制御部から構成されており、以下のように制御さ
れていた。

すなわち、ＤＣサーボモータ１２によって回転駆動する
切削工具の回転角位置をロータリエンコーダ１ｏで検出
し、ＮＣデータ信号発生回路１によって工具切込み信号
を発生する。工具切込み信号は、高圧アンプ５により圧
電アクチュエータ８の駆動に必要な高電圧信号に増幅さ
れ、スリップリング１３を介して回転中の圧電アクチュ
エータ８に伝達される。上記の伝達信号に応じて圧電ア
クチュエータ８を伸縮させ、この結果、アクチュエータ
に固定したダイヤモンドバイト１８の切込み量を切削加
工中に変化させる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、従来の装置では、工具切込み量制御部の圧電ア
クチュエータに対する切込み制御がオープンループ制御
になっているため、第５図に示したアクチュエータの動
的な変位ヒステリシスに対する切込み量の補償が十分で
なかった。すなわち、従来、全くヒステリシスの補償が
なされていないか、もしくは、数式計算あるいは、第５
図に示したヒステリシス特性図を用いてアクチュエータ
の変位ヒステリシスを補償したＮＣデータを作成し、制
御していた。ところが、第５図のマイナーループ変位特
性２０が存在するため、全ての電圧変化に対して、ヒス
テリシスを補償することは困難であった。

一方、フィードバック制御を加工バイトの変位制御に用
いようとしても、加工バイトであるが故に変位量の測定
を切削中に計測することは、容易でない。また、切削後
に実際の変位量が測定できても無意味である。

本発明の目的は、上記従来技術で配慮されていなかった
圧電アクチュエータの動的に変化する印加電圧に対する
変位ヒステリシスを切削加工データの変化にリアルタイ
ムに即応して補償することにある。これにより、工具回
転角に同期して、工具切込み量を制御する機能を備えた
フライ力ッテイクグ装置において、従来の制御では実現
することが困難であったサブミクロンオーダ以下のより
高精度なＮＧ機械加工が可能になる。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、バイト切込み駆動用圧電ア
クチュエータの印加電圧によって誘起される実際のアク
チュエータの変位をモニタし、それが目標値に達してい
なければ、その偏差を補償するフィードバック系と、そ
の偏差補償値を格納するメモリ系とで制御系を構成する
。

なお、圧電アクチュエータへの電圧印加のルートとして
、フィードバック系からのルートと、メモリ系からの直
接ルートが存在し、そのルートの切換えを可能としてお
く。

〔作用〕

第３図の制御ブロック図を使って、制御動作を説明する
。

まず、切削加工前に、上記手段で記述したフィードバッ
ク系のルートを使用し、実際のＮＣデータを流す。この
ときの制御は、クローズドループ制御であるため、動的
変位ヒステリシスは補償されている。また、このとき同
時に、ヒステリシスを補償したアクチュエータへの印加
電圧値をメモリ２へ取り込んでおく。

次に、圧電アクチュエータ８をメモリ２がら出力される
データによって直接制御するルートに切換え、切削加工
時にヒステリシスを補償したデータによって完全オープ
ンループ制御する。

この制御方式によって、圧電アクチュエータ８の動的ヒ
ステリシスがオープンループ制御を使用しても補償でき
るので、高速応答、かつサブミクロンオーダ以下の高精
度なＮＧ機械加工が可能になる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図、第２図により説明す
る。

本装置は、ＮＣデータ制御により試料の非球面の創成を
実現するフライカッティング装置である。

本装置は、タコジェネレータ１１とロータリエンコーダ
１０に連結したＤＣサーボモータ１２゜エアスピンドル
１４などからなる工具回転部と、試料１９を移動させる
移動台１５と移動台を駆動する駆動装置１７などか己な
る試料移動部、およびＮＣデータ発生回路１．測長計７
．偏差検出回路３．高圧アンプ５とダイヤモンドバイト
１８付切込み用圧電アクチュエータ８などからなる工具
切込み制御部から構成されている。

第１図に対応して、まず以下のように動作する。

すなわち、ＤＣサーボモータ１２によって回転駆動する
切削工具８．１８の回転角位置をロータリエンコーダ１
０で検出し、ＮＧデータ発生回路１によって工具切込み
信号ＶＯを発生させる。

工具切込み信号Ｖｏは、切込み用圧電アクチュエータの
実際の変化量を検出する測長計７の計測値Ｎｆが、設定
値Ｎｒになるようにフィードバック制御された値である
。したがって、このときの工具切込み信号Ｖｏは、圧電
アクチュエータの動的ヒステリシスを補償した信号にな
っているので、設定値に１対１に対応した値になってい
る。

本信号Ｖｏを切削加工前に実際のＮＧデータを使って発
生させ、そのとき同時にＶｏの値をメモリ２に取り込ん
でおく。

次に、圧電アクチュエータへの電圧印加ルートを第２図
のように切換えて実際の切削運転に入る。

この場合の切削中のメモリから出力されてくるデータは
、アクチュエータ８の動的ヒステリシスを補償した値に
なっており、さらに、この値を高圧アンプ５に伝達する
だけのオープンループ制御になっているので、制御系の
応答速度も高速である。

なお、第１図、第２図を使って説明した上記実施例では
、偏差補償格納メモリ２への格納方法として、全ＮＣデ
ータに対応してその偏差補償値をメモリへ格納する方法
を示したが、加工前にＮＣ設定データの今回データと前
回データの差に対応して変化補償値を格納し、加工時に
その変化補償値をＮＣ設定データに加減算して実際の偏
差補償済データを得る演算器を追加した方式も容易に実
施できることは言うまでもない。

〔発明の効果〕

本発明によれば、以下の効果がある。

（１）バイトを駆動する圧電アクチュエータの動的ヒス
テリシスを完全に補償している。

（２）測長針の測定分解能の上昇に比例して、動的ヒス
テリシスの補償精度の向上が見込める。

（３）高速応答が期待できるオープンループ制御で動的
ヒステリシスを補償している。

（４）圧電アクチュエータの種類を選ばない、交換。

保守が容易である。

（５）上記（１）　（２）により、従来方法で実現困難
であったサブミクロンオーダ以下の高精度なＮＣ機械加
工が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における試料加工前の制御構
成を示すブロック図、第２図は第１図の試料加工時の制
御構成を示すブロック図、第３図は第１図の制御回路部
のブロック図、第４図は従来装置の制御構成を示すブロ
ック図、第５図は電圧アクチュエータの動的変位ヒステ
リシスの特性図である。 １・・・ＮＯデータ発生回路、２・・・偏差補償済デー
タの格納メモリ、３・・・偏差補償回路、４・・・制御
データ発生ルート切換器、５・・・高圧アンプ、６・・
・計数カウンタ、７・・・測長計、８・・・圧電アクチ
ュエータ、９・・・変位検出板、１０・・・ロータリエ
ンコーダ、１１・・・タコジェネレータ、１２・・・Ｄ
Ｃサーボモータ、１３・・・スリップリング、１４・・
・エアスピンドル、１５・・・移動台、１６・・・摺動
子、１７・・・駆動装置、１８・・・ダイヤモンドバイ
ト、１９・・・試料、；１１；　ノ　］！］ 纂　２　国 猶　３　図 第４記 第　５！！］ ／ｌ？氏　ｆｆ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、バイト切込み駆動に圧電アクチュエータを利用した
   工作機械装置において、圧電アクチュエータの印加電圧
   によつて誘起される圧電アクチュエータの実際の変位を
   モニタし、それが目標値に未達であれば、その偏差を補
   償するフィードバック系と、その偏差補償値を即時格納
   できるメモリとで制御系を構成し、かつ圧電アクチュエ
   ータへの電圧印加のループとして、フィードバック系か
   らのクローズドループと、メモリから出力される直接デ
   ータによるオープンループが存在し、そのループの切換
   えを可能にすることを特徴とする工作機機装置のバイト
   制御方式。