WO1992019418A1 - Copy control device - Google Patents

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WO1992019418A1
WO1992019418A1 PCT/JP1992/000516 JP9200516W WO9219418A1 WO 1992019418 A1 WO1992019418 A1 WO 1992019418A1 JP 9200516 W JP9200516 W JP 9200516W WO 9219418 A1 WO9219418 A1 WO 9219418A1
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cutter
tracer
stylus
control device
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PCT/JP1992/000516
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Inventor
Hitoshi Matsuura
Osamu Nakajima
Tetsuji Okamoto
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Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
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    • 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
    • B23Q35/121—Means for transforming movement of the feeler or the like into feed movement of tool or work involving electrical means using mechanical sensing

Definitions

  • the present invention relates to a profile control device for performing a profile processing of a workpiece while a model surface is being traced by a tracer head, and more particularly to a profile control device that reduces the amount of tracer heads to be modeled.
  • FIG. 6 is a conceptual diagram of a control device according to a conventional method.
  • the stylus 144 provided on the tracer head 141 moves while making contact along the outer shape of the model 144, and its axial displacement ⁇ ⁇ , ⁇ y, ⁇ ⁇ is traced.
  • the adder circuit 1 3 2 calculates the combined displacement ⁇ and the reference displacement ⁇ . And the difference ⁇ is calculated.
  • the normal direction speed signal generating circuit 1333 multiplies the difference ⁇ by a predetermined gain to generate a normal direction speed signal V ⁇ , and the tangential direction speed signal generating circuit 13 4 is instructed to have the difference ⁇ .
  • the tangential speed Vt is generated from the following speed.
  • the switching circuit 1 3 5 selects the amount of displacement of each axis in the commanded tracking plane, and the tracking direction calculation circuit 1 3 6 uses this. Calculate the cosine c 0 s and the sine s ⁇ n of the following direction.
  • the axis speed signal generation circuit 137 processes the displacement signal using Vn, Vt, cos, and sin / ?, and outputs the axis speed signals Vx, Vy, Vz of the traced axis of the tracer head 141. Occurs.
  • the stylus 142 is moved on the surface of the model 143 by the axis speed signals VX, Vy, Vz, and the work 163 is machined by moving the force head 162 at the same speed.
  • the cutter head 162 is mechanically integrated with the laser head 141, and the relative positional relationship between the workpiece 163 and the cutter head 162 is as follows. However, it was always controlled to be the same as the position of the tracer head 14 1. However, there is a certain limit to the tracing speed in the above-mentioned tracing control device. If the tracing speed is too high, the phenomenon that the tracer head bites in the suddenly changing shape of the model during machining occurs.
  • the cause of the above penetration is that the amount of displacement of the stylus with respect to the tracer head is greater than the reference displacement because the position of the cutter head is the same as the position of the tracer head.
  • the overshoot of the tracer head is directly reflected in the amount of penetration of the force head.
  • 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 as digital position data every moment, 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) and --
  • the method of using a digitizer is not suitable for performing efficient tracing because the number of steps is increased since the processing is performed after performing tracing.
  • the tracer head precedes the cutter head in order to prevent penetration at the sudden change in the shape of the model.
  • the volume is cancelled, and the penetration is reduced by that amount.
  • the following speed of the tracer head cannot be increased so much, and each axis of the stylus cannot be increased. Since the displacement cannot exceed the reference displacement and cannot be made too large, there is a limit to the reduction in the penetration during overshoot. Disclosure of the invention
  • the present invention has been made in view of such a point, and since the stylus itself does not cut into the model surface, it is necessary to correct the position of the force turret head using the displacement signal from the tracer head. , The penetration of the force head always occurs regardless of the speed
  • the purpose is to provide a control device that is designed to eliminate
  • a displacement signal having a magnitude corresponding to the force received by the stylus coming into contact with the model is detected, and the displacement signal is processed. And generating a speed signal for each axis of the trailing head of the tracer head, and moving the force head to apply a workpiece based on the displacement signal.
  • Speed command of the center of the cutter Toku ⁇ that if have the controller that you have a correction for correcting means.
  • the tracer head is driven relative to each other independently in the axial direction by a drive means separate from the cutter head. Therefore, control can be performed such that the center position of the force head always coincides with the center position of the stylus.
  • FIG. 1 is a diagram showing a block configuration of a profile control device of the present invention
  • FIG. 2 is a diagram for explaining a positional relationship between a tracer head and a cutter head
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of a tandem-type copying machine of the present invention.
  • Figure 4 is a block diagram showing the hardware configuration of the copying control device.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a control procedure of the copying control device of the present invention.
  • FIG. 6 is a conceptual diagram of a conventional copying control device. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • Figure 1 is a block diagram of the copying control device.
  • the cutter head which is controlled for tracing, moves three-dimensionally by three axes of X, Y, and Z axes, and the tracer head follows the U, V, and W axes that are relatively independent of the movement of the cutter head. It has a tandem configuration that moves in three axial directions.
  • the U-, V-, and W-axis motors 31 that drive the traced axis of the tracer head, as shown in the figure, move the force cutter head relative to the workpiece in the same direction as each of the traced axes.
  • the tracer head is made to follow the model with the amount of movement superimposed on the Z-axis motor 51.
  • the head of the trainer is moved in response to the movement command of the cutter head (X, ⁇ , ⁇ ) and the movement command 1 of the tracer head (U, V, W). Moves, and the stylus provided there comes into contact with the model, and the displacement signal 2 is output with a magnitude corresponding to the force received therefrom.
  • This displacement signal 2 is processed by a tracing operation 3 in the same manner as in the conventional tracing control device shown in FIG. 6, and forms each axis speed signal 4 of the tracing head of the tracer head.
  • Each axis speed signal 4 is given to the U, V, and W axis motors 31 via the adder 5, and the movement position is set to the U, V, W axis position.
  • the calculating means 6 receives the U, V, and W axis position signals 32 and the cutter axis signal 52 of the X, ⁇ , and Z axis motors 51 and inputs both signals 3 2 and 5 2. Is added to calculate the actual position of the tracer head.
  • the correcting means 7 calculates the center position of the stylus from the actual position of the tracer head by adding each axial displacement of the stylus to the actual position of the tracer head. As a result of this displacement correction, a speed command for the cutter center of the force head corresponding to the relative displacement of the stylus with respect to the laser head is formed.
  • the movement command 8 corrected by the correction means 7 becomes the difference between the center position of the stylus and the center position of the cutter head, and this is given to the X, Y, and Z axis motors 51 so that the displacement signal is obtained.
  • the conversion circuit 9 converts the corrected movement command 8 to the X, ,, and Z axis motors 51 into a speed command value per unit calculation time.
  • the converted command value becomes the negative input of the adder 5 which outputs a command as the cutter center position of the cutter head, and drives the tracer head relative to the cutter head.
  • the movement command to the U, V, and W axis motors 31 is determined.
  • the axis position signal 52 of the cutter head that detects the rotational position of the X, ,, Z-axis motor 51 may be input to the conversion circuit 9 in FIG. 1. good. Which signal to use can be selected according to the primary delay of each axis motor and the set speed. Furthermore, the command to follow the train head is corrected so that it can respond not only to the motor of each axis but also to the actual machine movement. It is also possible to make it.
  • Fig. 2 is a diagram for explaining the positional relationship between the tracer head and the cutter head.
  • the tracer head is the coordinate position ⁇ determined by the tracing operation.
  • the position of the tracer head is calculated by the pulse coder provided on the U and W axis motors 31 and the X and Z axis motors 51.
  • the center position S of the stylus 42 at that time is obtained from X, U, Z, W and the relative displacement (E x, E z) of the stylus. Therefore, the stylus center position S
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of a tandem-type copying machine.
  • the cutter head 62 is attached to a column 64, and the column 64 is moved in the Z-axis direction by a Z-axis motor 51z.
  • a U-axis motor 31 u, a V-axis motor 31 v, and a W-axis motor 31 w are mounted on the column 64, and these axis motors 31 u, 31 V, 3 V By 1 w, the tracer head 42 is further moved in each axis direction while being superimposed on the movement of the column 64.
  • Work 6 3 is a model It is fixed on a table 53 together with 43, and the table 53 is moved by an X-axis motor 51X and a Y-axis motor 51y.
  • FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of hardware of the copying control apparatus according to one embodiment of the present invention.
  • a processor 11 reads a system program stored in a ROM 12a via a bus 10 and controls the entire operation of the control device 1 according to the system program.
  • RAM12b is DRAM, which stores temporary calculation data and display data.
  • the non-volatile memory 12c 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 follow-up control circuit 13 receives the axis displacements ⁇ ⁇ , ey, ⁇ ⁇ of the stylus 4 2, and receives instructions from the processor 11 via the bus 10 for the follow-up plane and the follow-up speed.
  • the technology generates axis speed signals V u, V V, V w for each of the following axes 40 u, 40 V, 40 w.
  • the servo amplifiers 14 u, 14 V, and 14 w amplify the difference between the speed signals Vu, VV, Vw and the movement amounts Vx, Vy, Vz of the X, ⁇ , and Z axes per unit time.
  • the servo motors 31 U, 31 and 31 w attached to the machine side are driven, and the tracer head 41 is moved along the surface of the model 43 by the U, V and W axes. Executing copying control.
  • Luscoders 32 u, 32 V, 32 w generate pulse signals as U, V, W axis position signals every time servo motors 31 u, 31 V, 31 w rotate a predetermined angle. .
  • the current position register 15 in the copying controller 1 counts each of these pulse signals reversibly.
  • the current position of each of the following axes 40 u, 40 V, and 40 w is stored.
  • the command position corrected for the center of the cutter head as digitizing data, perform shaping once to form the digitizing data, and then process the workpiece.
  • the position data stored in the current position register 15 is input to the digitizing circuit 16, which takes in the position data at regular intervals and linearly approximates the shape of the model 43. Generate NC data.
  • the error of the locus due to the displacement of the stylus 42 is corrected. If the position data fluctuates beyond a predetermined value, it is possible to consider it as a sudden change in shape and temporarily suspend the acquisition of position data. Further, according to a command or program from the outside, a process of scaling the position data at a predetermined magnification, a process of converting the position data into units, a process of rotating the position data on coordinates, and the like are also possible.
  • the NC data obtained here is stored in the buffer memory 17 via the bus 10.
  • the processor 11 sequentially reads out the NC data and sends it to the axis control circuits 18, 18 y, 18 z via the bus 10 to the machining axes 60 x,
  • the axis control circuit 1 ⁇ x, 18y, 18z converts this into the position command signal Px, Py, Pz, and inputs it as the position command signal Px, Py, Pz. Input to x, 19 y and 19 2.
  • the servo amplifiers 19x, 19y, and 19z amplify the position command signals PX, Py, and Pz to drive the servomotors 51x, 51, and 51z.
  • the servomotors 51x, 51y, 51z have pulse coder 52x, 52y, 52z for position detection, and the predetermined position signal is converted into a pulse train by the servo amplifier 1.
  • 9 X, 19 y, and 19 z are fed back.
  • the servo amplifiers 19X, 19y, and 19z convert this pulse train into FZV (frequency Z speed) to generate a speed signal, and perform speed feedback at the same time as position feedback. .
  • the cutter head 62 moves according to the NC data, and the work 63 is machined according to the shape of the model 43.
  • FIG. 5 is a flowchart of the copying control apparatus according to the present invention.
  • the value following S indicates the step number.
  • the movement amount Ms (Xs, Ys, Zs) of the center position of the stylus is defined as the movement command M (X, ⁇ , ⁇ ) to the X, Y, Z axis motor. And output.
  • control axes are provided for copying and processing, but the present invention is not limited to this, and the present invention can be implemented with other numbers of axes.
  • the control is performed by correcting the cutter head so as to match the center position of the stylus. For this reason, even if the tracer head overshoots the model shape, it is possible to prevent the cutter head from biting into the gap, reduce the following speed, and stop machining without interrupting machining. Can be accurately followed. Therefore, it is possible to efficiently perform a finishing operation such as a finishing operation that requires accuracy.

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Description

一 一
明 細 書 ならい制御装置 技 術 分 野
本発明はモデル面をト レ一サへッ ドで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関し、 特に ト レーサヘッ ドの モデルへのくい込み量を低減したならい制御装置に関する。 背 景 技 術
一般に高速、 高精度のならい加工をォンライ ンで実行するに は、 ならい制御装置による同時加工が必要とされている。
図 6は従采のならい制御装置の概念図である。 図において、 ト レーサへッ ド 1 4 1に設けたスタィ ラス 1 4 2はモデル 1 4 3の外形に沿って接触しながら移動し、 その各軸変位量 ε χ， ε y , ε ζがト レ一サヘッ ド 1 4 1で検出される。 ト レーサへ ッ ド 1 4 1では、 スタイ ラス 1 4 2がモデル 1 4 3と接触する ことによって受けた力に応じた大きさの変位信号を検出し、 合 成回路 1 3 1で合成変位量 ε 〔= ( ε χ 2 + ε γ 2 + ε ζ 2 ) 1/2 〕 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。 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 さ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 0 s 及び正弦 s ϊ n を計算する。 軸速度信号発生回路 1 37は V n, V t, c o s ， s i n /? を用いて変位信号を処理し、 ト レーサへッ ド 1 4 1のならい軸 の軸速度信号 Vx， V y, V zを発生する。 この軸速度信号 V X, V y , V zによってスタイ ラス 1 42をモデル 1 43の面 上で移動させると共に、 同速度で力ッタヘッ ド 1 6 2を移動さ せてワーク 1 6 3を加工する。
この同時加工を行うならい制御装置では、 カツタヘッ ド 1 6 2がトレーザへッ ド 1 4 1と機械的に一体に構成されていて、 ワーク 1 6 3とカツタヘッ ド 1 6 2との相对位置関係は、 常に トレーサへッ ド 1 4 1の位置と同じになるように制御されてい た。 しかし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ト レーサへ ッ ドがモデルの形状急変部でくい込む現象が発生する。
上記くい込みの原因は、 カツタへッ ドの位置がト レーサへッ ドの位置と同じであるために、 ト レ一サへッ ドに対してスタィ ラスが変位する量が基準変位以上になるオーバシュー ト時に、 トレーサへッ ドのオーバシュ一 ト分が力ッタへッ ドのくい込み 量にそのまま反映することにある。
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 ジタイ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 NCデータを別の数値制御装置 （CNC) に入力してヮー - -
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且ならいを行ってか ら加工がなされるので、 工程の数が増加し、 劲率的なならい加 ェを行うには適当でない。
そこで、 出願人は既に、 特願平 1 一 2 1 9 8 3 2号の出願に おいて、 機械全体を駆動するメ ィ ンモータに接続された例えば 3軸それぞれの上に、 ト レーサへッ ドのみを駆動する別の 3軸 を載せてこれらを駆動するサブモータを設けたものであって、 これらメ イ ンモータとサブモータを相互に関連付けて制御する ことによって、 同時加工をする場合でもワークへのくい込みを 低減できる方法を提案している。
この方法はモデルの形状急変部でくい込みを防止するために、 ト レーサへッ ドをカ ツタへッ ドに対して先行させるものである から、 ト レーザへッ ドの速度減少分に応じて先行量がキャ ンセ ルされ、 その割合だけくい込み量が減少する。 しかし、 それぞ れメ ィ ンモータとサブモータの遅延時定数の差に応じて先行量 を決定する方法では、 ト レーサへッ ドのならい速度をそれほど 大きくすることができず、 またスタイ ラスの各軸変位量も基準 変位量を越えて余り大きくすることができないため、 オーバシ ユー ト時のくい込み量の低減に限度があつた。 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、 スタイ ラス自体はモデル面に食い込まないことから、 ト レーサヘッ ド からの変位信号を用いて力ッタへッ ドの位置を補正することに よって、 ならい速度にかかわらず常に力ッタへッ ドのく い込み をなくすようにしたならい制御装置を提供することを目的とす
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本発明では上記課題を解決するために、
トレーサへッ ドに設けたスタィ ラスの各軸変位量に基づいて、 前記スタイ ラスがモデルと接触することによって受けた力に応 じた大きさの変位信号を検出し、 前記変位信号を処理して前記 トレーザへッ ドのならい軸の各軸速度信号を発生するとともに、 前記変位信号に基づいて力ッタへッ ドを移動させてワークを加 ェするならい制御装置において、 前記ト レーサへッ ドの実際の 位置を渲算する渲算手段と、 前記カツタへッ ドの移動とは相対 的に独立して、 前記トレーサへッ ドをそれぞれ各ならい軸方向 に駆動する駆動手段と、 前記ト レ一サへッ ドの実際の位置と前 記スタイ ラスの各軸変位量とに基づいて、 前記ト レーサへッ ド に对する前記スタイラスの相对変位量に对応して前記力ッ タへ ッ ドのカッタ中心の速度指令を補正する補正手段とを有するこ とを特徵とするならい制御装置が提供される。
トレーサへッ ドはカツタへッ ドとは別の駆動手段によつて相 対的に独立して各ならい軸方向に駆動される。 したがって、 力 ッタへッ ドの中心位置を常にスタィラスの中心位置に一致させ るように制御できる。
図 面 の 簡 単 な 説 明
図 1 は、 本発明のならい制御装置のプロック構成を示す図、 図 2は、 ト レーサヘッ ドとカ ツタヘッ ドとの位置関係を説明 する図、
図 3は、 本発明のタ ンデム型のならい機械の一例を示す図、 図 4は、 ならい制御装置のハードウエアの構成を示したプロ ック図、
図 5は、 本発明のならい制御装置の制御手順を示すフローチ ヤ ー ト、
図 6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。
図 1 はならい制御装置のプロック図である。 ならい制御され るカツタヘッ ドは X， Y， Z軸の 3軸によって 3次元的に移動 し、 ト レーサヘッ ドは、 このカツタヘッ ドの移動とは相対的に 独立した U , V， W軸をならい軸として、 3軸方向にそれぞれ 移動するタ ンデム型の構成を有しているものとする。 図に示し た、 ト レーサヘッ ドのならい軸を駆動する U , V， W軸モータ 3 1 は、 その各ならい軸と同一の方向にそれぞれ力ッタへッ ド をワークに対して移動させる X， Υ , Z軸モータ 5 1 に重畳し た移動量でト レーサへッ ドをモデルに対してならわせる。
上記タ ンデム型のならい制御装置では、 カツタヘッ ド （X， Υ， Ζ ) の移動指令と ト レーサヘッ ド （U， V , W ) の移動指 令 1 に応じてト レ一サへッ ド 4 1が移動して、 そこに設けられ たスタイ ラスがモデルと接触することによって、 そこから受け た力に応じた大きさで変位信号 2が出力される。 この変位信号 2は、 図 6 に示した従来のならい制御装置と同様にならい演算 3によって処理され、 ト レーサへッ ドのならい軸の各軸速度信 号 4を形成する。 各軸速度信号 4は加算器 5を介して U， V， W軸モータ 3 1 に与えられ、 その移動位置が U， V , W軸位置 信号 3 2として検出される。 渲算手段 6では、 U， V , W軸位 置信号 3 2と X， Υ , Z軸モータ 5 1によるカツタヘッ ドの各 軸位置信号 5 2とが入力され、 これら両信号 3 2と 5 2を加算 してトレーサへッ ドの実際の.位置を演算する。
補正手段 7ではト レーサへッ ドの実際の位置にスタイ ラスの 各軸変位量を加算して、 ト レーサヘッ ドの実際の位置からスタ ィ ラスの中心位置が求められる。 この変位補正の結果により ト レーザへッ ドに対するスタイ ラスの相対変位量に対応した力ッ タへッ ドのカッタ中心の速度措令が形成される。 この補正手段 7によって補正された移動指令 8は、 スタイ ラスの中心位置と カツタヘッ ドの中心位置の差となって、 これが X， Y , Z軸モ ータ 5 1 に与えられることにより、 変位信号に基づいて力ッタ へッ ドを移動させてワークを加工する場合の力ッタへッ ドのく い込みをなくすことができる。
変換回路 9は、 X， Υ , Z軸モータ 5 1への補正された移動 指令 8を、 単位渲算時間当たりの速度指令値に変換するもので ある。 変換された指令値は、 カツタへッ ドのカツタ中心位置と してならい指令を出力する上記加算器 5の負入力となり、 トレ 一サへッ ドをカツタへッ ドに対して相对的に駆動する U , V， W軸モータ 3 1への移動指令が決定される。
尚、 図 1 において変換回路 9には移動指令 8に代えて、 X， Υ , Z軸モータ 5 1の回転位置を検出したカツタへッ ドの各軸 位置信号 5 2を入力するようにしても良い。 いずれの信号を使 用するかは、 各軸モータの一次遅れと設定されたならい速度と に応じて選択できる。 更に、 ト レ一サヘッ ドへのならい指令を 補正して、 各軸モータだけでなく、 実際の機械の移動に射応さ せることも可能である。
図 2はト レーサへッ ドとカ ツタへッ ドとの位置関係を説明す る図である。
ト レーサヘッ ドは、 スタイ ラス 4 2をモデル面 4 3に接触さ せるように駆動されるため、 その位置 Tはスタイ ラス 4 2の中 心位置 Sとは一般に異なる。 ここではト レ一サへッ ドが X— Z 平面をならう場合について説明する。
ト レーサへッ ドはならい演算によって決定された座標位置 τ
(X + U, Z +W) まで移動し、 このとき U， W軸モータ 3 1 と X， Z軸モータ 5 1に設けたパルスコーダによってト レーサ へッ ドの位置が演算される。 そのときのスタイ ラス 4 2の中心 位置 Sは、 X, U, Z， Wとスタイ ラスの相対変位量 （E x， E z ) から求められる。 したがって、 スタイ ラスの中心位置 S
(X + U + E x, Z+W+E z) とカツタヘッ ド 6 2の中心位 置 C (X, Z) の差を X, Z軸モータ 5 1に対する移動量とし て与えることにより、 ト レーサヘッ ドの座標位置 T (X + U， Z+W) がどのような値となろうとも、 ワーク 6 3に対する力 ッタヘッ ド 6 2の位置はスタィ ラス 4 2の中心位置と一致する ように制御される。
図 3はタ ンデム型のならい機械の一例を示す図である。
カツタへッ ド 6 2はコ ラム 6 4に取り付けられ、 コ ラム 6 4 は Z軸モータ 5 1 zによって Z軸方向に移動される。 また、 こ のコ ラム 6 4には U軸モータ 3 1 u， V軸モータ 3 1 v， W軸 モータ 3 1 wが装着されており、 これらの各軸モータ 3 1 u, 3 1 V , 3 1 wによって、 コ ラム 6 4の移動に重畳してト レー サへッ ド 4 2は更に各軸方向に移動する。 ワーク 6 3はモデル 4 3とともにテーブル 5 3上に固定されており、 テーブル 5 3 は X軸モータ 5 1 X， Y軸モータ 5 1 yによって移動する。 図 4は本発明の一実施例のならい制御装置のハードウユアの 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 OM 1 2 aに格納されたシステムプログ ラムを読み出し、 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 AM 1 2 bは DRAM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は図示されていなぃバッテリでバックアツプされて おり、 ならい制御、 デジタイジング及び数値制御に必要な各種 のパラメ一タ等を格納する。 これらのパラメ一夕は操作盤 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 ζを入力されると共に、 バス 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 つてならい軸 4 0 u, 4 0 V , 4 0 wの各軸速度信号 V u, V V , V wを発生する。 サーボアンプ 1 4 u， 1 4 V , 1 4wは 速度信号 Vu, V V , Vwと、 X， Υ, Z軸の単位時間当りの 移動量 V x， V y , V zとの差を増幅して、 機械側に取りつけ られたサ一ボモータ 3 1 U , 3 1 , 3 1 wを駆動し、 U, V， W軸によってト 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。
ハ。ルスコーダ 3 2 u， 3 2 V , 3 2 wはサーボモータ 3 1 u， 3 1 V , 3 1 wが所定角度回転する毎に、 U， V, W軸位置信 号としての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 一 一
して各ならい軸 4 0 u， 4 0 V , 4 0 wの現在位置を記憶して いる。 ここでは、 カ ツタヘッ ドのカ ツタ中心についての補正さ れた指令位置をデジタイ ジングデータとして記憶し、 一旦なら いを行ってデジタィ ジングデータを形成してからワークを加工 することもできる。
この場合に、 現在位置レジスタ 1 5が記憶する位置データは、 デジタィ ジング回路 1 6に入力され、 デジタィ ジング回路 1 6 はこの位置データを一定時間毎に取り込み、 モデル 4 3の形状 を直線近似した N Cデータを生成する。 なお、 デジタィ ジング 回路 1 6における N Cデータの生成では、 スタイ ラス 4 2の変 位による軌跡の誤差分が補正される。 尚、 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ことも可能 である。 さらに、 外部からの指令あるいはプログラムにより、 位置データを所定の倍率でスケ一リ 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も可能 である。 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 はこれを逐次読み出してバス 1 0を介して軸制御回路 1 8 , 1 8 y , 1 8 z に加工軸 6 0 x， 6 0 y , 6 0 zの移動 指令として入力し、 軸制御回路 1 δ 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 2 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を増幅してサーポモー タ 5 1 x， 5 1 , 5 1 zを駆動する。 サ一ボモータ 5 1 x， 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、 位置フィードバックと同時 に速度フィ ードバックも行っている。
この結果、 カツタヘッ ド 6 2が NCデータに従って移動して ワーク 6 3がモデル 4 3の形状通りに加工される。
図 5は本発明のならい制御装置のフローチヤ一トである。 図 において、 Sに続く数値はステップ審号を示す。 これらの処理 は、 図 4のプロセッサ 1 1と ROM1 2 aに格納された制御プ ログラムによって、 所定の渲算周期で繰り返して実行される。 〔S 1〕 トレーサヘッ ドから各軸の変位量 （ ε X , ε y , ε ζ ) を読み取る。
〔S 2〕 ならい渲算を行い、 U， V, W軸モータへの移動指令 M c (U c, V c , W c ) を求める。
〔S 3〕 単位演算周期内で、 U, V, W軸モータ移動量と X， Υ， Ζ軸モータ移動量のそれぞれの和を求め、 对応する間のト レーザへッ ドの移動量 M t (X t , Y t， Ζ t ) を演算する。
〔S 4〕 単位周期内でのト レ一サヘッ ドの移動量 M t (X t , Y t， Z t ) と、 各軸の変位 E ( ε x - ε x o , ε y - ε y 0 ， ε ζ— ε ζ。 ） との和を求めて、 スタイ ラスの中心位置の移 動量 Ms (X s， Y s， Z s ) を演算する。
〔 S 5〕 スタイ ラスの中心位置の移動量 M s (X s， Y s, Z s ) を、 X， Y， Z軸モータへの移動指令 M (X, Υ， Ζ) と して出力する。
〔S 6〕 ならい演算 （ステップ 2 ) による U, V， W軸方向の 移動指令 M c (U c， V c， W c ) と、 X, Y, Z軸モータへ の移動指令 M (X， Y， Ζ ) との差を求めて、 U, V， W軸モ —タへの移動指令 （U， V, W) として出力する。
〔 S 7〕 前回の変位量 （ ε X D ， s y。 ， ε z。 ） を変位量
( ε χ， ε y， ε ζ ) に更新する。
〔S 8〕 ならい演算が終了かどうかの判断をして、 終了しない 場合にはステップ 1から再度実行する。
なお、 上記の説明ではタ ンデム型のならい機械においてト レ 一サへッ 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し、 ト レーサへッ ドの変位分を補正した経路に沿うように、 カツタ へッ ドを別途に制御することもできる。
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、 スタイ ラスの中心位置に一 致するようにカ ツタへッ ドを補正して制御するように構成した。 このため、 トレーサへッ ドがモデル形状に対してオーバシユー ト した場合でも、 カ ツタへッ ドのヮ一クへのくい込みをなく し、 ならい速度を低減したり加工を中断することなく、 モデル形状 を正確にならうことが可能になる。 したがって、 仕上げ加工な どの精度を必要とするならい加工を効率良く実行することがで きる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . ト レーザへッ ドに設けたスタィ ラスの各軸変位量に基づ いて、 前記スタイ ラスがモデルと接触することによって受けた 力に応じた大きさの変位信号を検出し、 前記変位信号を処理し て前記ト レーサへッ ドのならい軸の各軸速度信号を発生すると ともに、 前記変位信号に基づいてカツタへッ ドを移動させてヮ ークを加工するならい制御装置において、
前記ト レ一サへッ ドの実際の位置を渲算する渲算手段と、 前記力ッタへッ ドの移動とは相対的に独立して、 前記ト レー サへッ ドをそれぞれ各ならい軸方向に駆動する駆動手段と、 前記ト レーサへッ ドの実際の位置と前記スタイ ラスの各軸変 位量とに基づいて、 前記トレーサへッ ドに対する前記スタイ ラ スの相射変位量に対応して前記力ッタへッ ドのカッタ中心の速 度指令を捕正する補正手段と、
を有することを特徵とするならい制御装置。
2 . 前記渲算手段は、 前記カツタへッ ドの移動量と前記駆動 手段による前記ト レ一サへッ ドの移動量との和によって、 前記 トレーザへッ ドの実際の位置を演算することを特徵とする請求 項 1 に記載のならい制御装置。
3 . 前記駆動手段は、 前記ト レーサへッ ドの各ならい軸と同 —の方向にそれぞれ力ッタへッ ドを移動させる手段に重畳して 設けられ、 タンデム型の構成を有することを特徴とする請求項
1 に記載のならい制御装置。 '
4 . 前記駆動手段には、 前記トレーサへッ ドのならい軸の各 馳速度信号と、 前記力ッタへッ ドのカッタ中心についての補正 された指令位置に基づく力ッタ速度との差が指令されることを 特徴とする請求項 3に記載のならい制御装置。
5 . 前記力ッタへッ ドのカッタ中心についての補正された ί '曰 令位置をデジタィ ジングデータとして記憶する記憶手段を設け 一旦ならいを行つて前記記憶.手段にデジタイジングデータを格 納してからワークを加工することを特徴とする請求項 1乃至 4 に記載のならい制御装置。
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