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    公开号:WO1986004852A1
    申请号:PCT/JP1986/000061
    申请日:1986-02-12
    公开日:1986-08-28
    发明作者:Etsuo Yamazaki；Hitoshi Matsuura
    申请人:Fanuc Ltd；
    IPC主号:B23Q35-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書 任意方向 ¾ らい制御装置 技 術 分 野
    [0002] 本発明は数値情報に よ 指令された経路に «つて ト レ -サへ ッ ドと モ デ ルとを相対的に移動させる こ とができ る任意方向な ら 制御装置に関する ものであ る。 背 景 技 術
    [0003] 従来、 この種の装置と しては例えば第 2 図に示すも の が知 られている。 同図に於いて、 1 は.ト レ - サヘ ッ ド、
    [0004] 2 はス タ イ ラ ス 、 3 はモ デル、 4 は変位合成回路、 5 は 加算器、 ό は乗算器、 7 は電圧周波数変換器、 8Χ, 8 , はそれぞれ Ζ, , Ζ軸の語差レ ジ ス タ 、 9Ζ， 9 , 9Ζは それぞれ Ζ， :Τ， Ζ軸の増幅器、 10Χ， 10 ， 10Ζはそれぞれ ト レ ー サヘ ッ ド 1 と モ デル 3 と を ， F， 軸方向に相対 的に移動させる Z , F , Z軸のモ — タ 、 1 , 11 , 11 Zはそ れぞれ Ζ, , Ζ軸の位置検出器、 12 はマ イ ク 口 プロ セ ッ サ、 13 は指令テー プ、 14 はテ ー プ リ ー ダ、 15 は Λ ΑΜ、 10 は ΟΜ、 17 は 出力部、 18 は直線補間器、 19 は円弧 補間器、 20 はォ - パ ラ イ ド値設定器、 21，22 は乗算器、 25， 24 はオ ア ゲ - ト であ る。
    [0005] ト レ ー サ へ ッ Κ 1 はモ デ ル 5 と接触して移動する ス タ ィ ラ ス S の Χ, , Ζ軸方向の変位量に対応した 軸 方向の変位信号 sx， s丫， sz を出力する。 変位合成回路 4 は ト レ - サヘッ ド 1 か らの変位信号 sx， εγ , s zに基づ て合成変位信号 s = v/T + sY 2 + sZ2 を作成する。 加算 器 5 は合成変位信号 s と基準変位信号 s0 との差 Δ £ = ε-ε0 を求め、 乗算器 ό 及び才 - パラ イ ド値設定器 20 に加え る。 乗算器 ό は前記差 A S と予め定め られている定数 T との乗算を行ない、 乗算結果に対応した電圧を電圧周波数変換 器 7 に加える。 電圧周波数変換器 7 は乗算器 ό の出力電 圧に比例した周波数のパ ル スを誤差レ ジ ス タ に加え、 誤差レ ジ ス タ は電圧周波数変換器 7 か らのパ ル ス の 数と位置検出器 力ゝ らの フ ィ — ドパ ッ クパ ル ス の数と の差に比例した電圧を増幅器 に加え、 増幅器 Ί Ζ の 出力に よ ] モ ー タ 10Ζ が駆動され、 ト レ - サヘ ッ ド 1 と モデ ル 5 とが Ζ軸方向に相対的に移動する。 即ち、 ト レ - サへ ッ ド ί と モ デル 5 と の Ζ軸方向の相対的る移動は ト レ - サへッ ド 1 から 出力される変位信号 sx , sY， szに 基づいて制御される こ とに る。
    [0006] ま た、 ト レ ー サへッ ド 1 とモ デル 5 と の 軸方向の 相対的な移動は指令テ - プ 15 に記録されている数値情 報に基づいて制御される も のであ ]9、 例えば ト レ - サへ ッ ド 1 を第 3 図 （Α) の Α点から S 点まで直接的に移動さ せる場合は形式 （A) に示す数値情報を指令テ - ブ 13 に 記録 し、 同図 （S) に示す C 点か ら Z)点へ ト レ— サヘッ ド 1 を 点を中心とする 円弧に ¾つて移動させる場合は形 式（S) に示す数値情報を指令テ ー プ 13 に記録 してお く も のであ る。
    [0007] GO 1 X ^Y y^F f …… （A)
    [0008] G02 X x2Y y2I iK hF fl …一 （5) 尚、 1 , 21 は S 点の X， Γ 座標を示 し、 X 2， y 2 は D の 座標を、 /1，/2 は指令速度を、 " は円弧の中心 と C 点との Z軸方向の距離を、 1 は円弧の中心^ と C 点との ！ ^軸方向の距離を示すも のである。
    [0009] そして、 指令テ ー プ 13 に記録されている形式（A) の数 値情報をテ ー プ リ - ダ 14 に よ ] 読取った場合は、 マイク 口 プ ロ セ ッサ 12 は出力部 17 を介して S点の Χ，:Τ座標 を直線補間器 18 に加える と 共に、 指令速度 /1 を 乗算器 21 に加える。 乗算器 21 はマ イ ク ロ プ ロ セ ッ サ 12 からの指令速度 1 とオーバライ ド値設定器 20力 らのォ—バラィ ド値との乗算を行ない、 乗算結果を Ζ— F 平面円に於ける ト レ -サヘッド 1 の移動速度を示す信号として直線補間器 18に加える ものである。 尚、 オーバライ ド値設定器 20は加算器 5から出力さ れる合成変位量 s と基準変位量 s0 との差 A S に反比例し たォ - バ ラ イ ド値を出力する も の で ある。 即ち、 前記差
    [0010] A S はモ デル 3.の傾斜が急にな る程大 き く なる も のであ るか ら、 モ デ ル 5 の傾斜が急に なる程直線補間器 18 に 指令される移動速度は小さ も の と なる。
    [0011] 直線補間器 18 はマ イ ク 口 プ ロ セ ッ サ 12 から加え られ る 点の座標値 Ol， 1 ) 及び乗算器 21 か ら加え られる 速度指令に基づいて X， 軸方向の指令パ ル スを作成し、 ^軸方向の指令パ ル スをオ アゲ - ト 23 を介して誤差レ ジ ス タ に加え、 F軸方向の指令パ ル スをオアゲ - ト
    [0012] 24 を介 して誤差レ ジ ス タ 8F に加える。 これに よ ] 、 モ ー タ 10Ζ， 1 OFが駆動され、 ト レ - サへッ ド 1 が絰路 A に ¾つて乗算器 21 の出力に対応 した速度で移動する。 ま た、 指令テ ー プ 13 に記録されている形式 （S)の数値 情報をテ ー プ リ - ダ 14 に よ ] 読取った場合は、 マイクロ プロ セ ッ サ 12 は数値情報 2， 2/2 1，&1 を円弧補間器 19 に加える と共に、 指令速度 /2 を乗算器 22 に加える。 乗 算器 22 はマ イ ク ロ プ ロ セ ッ サ 12 か らの指令速度 /2 と オー バラ イ ド値設定器 20 か らのォ — パラ イ ド値と を乗 算し、 乗算結果を x-r 平面内に於ける ト レ - サへ ッ ド
    [0013] 1 の移動速度を示す信号と して 円弧補間器 19 に加える ものである。 円弧補間器 19 はマ イ ク ロ プ ロ セ ッ サ 12 カ らの数値情報 ： c2，i/2，i1，&1 と乗算器 22 か ら加え られる 指令速度に基づいて Z， F軸方向の指令パ ル ス を作成し、 軸方向の指令パ ル スをオア ゲ - ト 23 を介 して誤差レ ジ ス タ 8 Zに加え、丫釉方向の指令パ ル スをオ ア ゲ— ト 24 を介 して誤差 レ ジ ス タ に加える。 これに よ ]) 、 モ - タ 1 OX, 1 OFが駆動され、 ト レ — サへ ッ ド 1 が 点を中心 とする 円弧に 、つて乗算器 2 2 の出力に対応 した速度で 移動丁る。
    [0014] 第 2 図に示 した従来装置は上述 したよ う に、 数値情報 に基づいて ト レ - サへ ッ ド 1 と モデル 5 と を相対的に X， F軸方向に移動させ、 ト レ - サヘッ ド 1 か ら出力 れる 変位信号に基づいて ト レ - サへ ッ ド 1 と モ デル 3 と を相 対的に Z軸方向に移動させる こ とに よ ]) 、 任意方向な ら いを実現しているが、 な らい制御と してみる と一次元な らいであるので、 モ デル 3 の傾斜が急な部分に於いて追 従誤差が生 じ、 加工精度を高い もの とする こ と ができ な い問題があった。 発 明 の 開 示
    [0015] 本発明は前述の如 き 問題点を解決 した も の であ ]9 、 そ の 目 的は加工精度を向上させる こ と にあ る。
    [0016] 本発明は前述の如 き 問題点を解決するため、
    [0017] ①モ デル表面を追跡する ト レ - サへ ッ ドから出 力される Z， F ， Z軸方向の変位信号と 平面内に於ける な らい 送 1 方向を示す方向信号とに基づ てな らい演算を行な い、 前記な らい送 ] 方向の速度信号及び前記 Z 軸方向の 速度信号を作成する な らい演算手段と、
    [0018] ②該 らい演算手段で作成された前記 Z 軸方向の速度信 ( ό ) 号に基づいて前記モデル と前記 ト レ - サへッ ドと を相対
    [0019] 的に Ζ軸方向に移動させる Ζ軸方向の移動手段と、 *
    [0020] ③前記 X - Υ 平面内に於ける前記 ト レ - サへッ ドの移動
    [0021] 経路を示す数値情報と 前記な らい演算手段で作成された
    [0022] 前記な らい送 ] 方向の速度信号と に基づいて、 前記 X軸
    [0023] 方向の速度信号及び前記 F軸方向の速度信号を作成する
    [0024] 速度信号作成手段と、
    [0025] ④該速度信号作成手段で作成された前記 Ζ軸及び y軸方
    [0026] 向の速度信号に基づいて、 前記モ デル と前記 ト レ - サへ
    [0027] ッ ドと を Z軸及び 軸方向にそれぞれ相対的に移動させ
    [0028] る Z軸及び F軸方向の移動手段と、
    [0029] ⑤前記速度信号作成手段で作成された Z軸及び y軸方向
    [0030] の速度信号に基づいて前記 平面内に於ける な らい
    [0031] 送 方向を示す方向信号を作成 し、 前記な らい演算手段
    [0032] に供給する方向信号作成手段と を設けた も のであ る。
    [0033] 本発明は、 な らい演算手段に よ ¾ らい送 方向の速
    [0034] 度信号を求め、 速度信号作成手段で ¾ らい送 ] 方向の速
    [0035] 度信号と ト レ - サへ ッ ドの移動経路を示す数値情報とに
    [0036] 基づいて z，r軸方向の速度信号を求めている も のであ 、
    [0037] X , Υ , Z 軸方向の移動速度を全てな らい演算に よ ] 求め
    [0038] ている こ と に な るので、 加工精度を高い も の とする こ と
    [0039] で き る。 図 面 の 簡 単 な 説 明
    [0040] 第 1 図は本発明の実施例のプ ロ ッ ク線図、 第 2 図は従 来例の ブロ ッ ク線図、 第 5 図は ト レ - ザヘ ッ ドの移動経 路を示す線図である。
    [0041] -発明を実施する為の最良の形態 第 1 図は本発明の実施例の ブロ ッ ク線図で、 30 は割出 回路、 31，32 はそれぞれ接線方向速度信号 ^ 及び法線方 向速度信号 ^ を出力する速度信号作成回路、 35は分配回 路、 34 は電圧周波数変換器、 35 は Α >変換器、 30 は演 算回路であ 、 他の第 1 図 と 同一符号は同一部分を表 し ている。
    [0042] ト レ ー サ へ ッ ド 1 はモ デル 3 と接触して移動する ス タ ィ ラ ス 2 の z，r，z¾方向の変位量に対応 した変位信号 ミ ， sz を変位合成回路 4 及び割出回路 50 に加える。 変 位合成回路 4 は合成変位信号 s = V sx 2 + sT 2 + s2 2 を作成 し、 加算器 5 は合成変位信号 s と基準変位信号 s0 との差 ら を求め、 速度信号作成回路 31 , 32 は前記差 A S に基 づいて接線方向速度信号 ^及び法線方向速度信号 ^を作 成する。 ま た、 割出回路 30 は ト レ — サヘ ッ ド 1 から加え られる ， 軸方向の変位信号 sx， sY と後述する演算回路 36 カゝ ら加え られる な らい送 方向を示す方向信号 cos A ( 4は Z軸と な らい送 方向 と の成す角を示す ） と に基づいて、 ら 送 ] 方向の変位成分信号 sa = sx cos A + sT sin A を求め、 次いで変位成分信号 sa と ト レ 一サへ ッ ド 1 からの Z 軸方向の変位信号 sz とに基づいて 変位方向の正弦信号 /3 及び余弦信号 cos β = ^a / ^ s + szz を求める。 尚、 割出回路 50 は例 えば特願昭 54-14098 号に記載されている変位方向割出回 路 17 と座標-変換器 22 とを組合わせる こ と に よ、構成で き る も のである。
    [0043] また、 分配回路 35 は割出回路 32 からの正弦信号 ， 余弦信号 cos と速度信号作成回路 31，32 か らの接線方向 速度信号 T， 法線方向速度信号 ^とに基づいてな らい送 方向の速度信号 ^と Z軸方向の速度信号 ^ とを作成 する。 そ して、 Z 軸方向の速度信号！^は電圧周波数変換 器 54 に於いてその電圧値に比例 した周波数のパ ル ス に変 換されて誤差レ ジ ス タ 8Z に加え られ、 これに よ モ - タ 102 が憨動し、 ト レ - サ へ ッ ド 1 がモ デル 3 に対して 相対的に速度信号 に対応した速度で Z軸方向に移動す る。 即ち、 ト レ ー サへ ッ ド 1 と モ デ ル 3 との Z 軸方向の 相対的な移動は ト レ - サへ ッ ド 1 から出力される変位信 号 sx， sY， εζ に基づいて制御される こ と になる。
    [0044] ま た、 ト レ - サ へ ッ ド 1 と モ デル 5 と の X ，y軸方向の 相対的な移動は指令テ - プ 13 に記録されている ト レ - サ へ ッ ド 1 の移動経路を示す数値情報と 分配回路 33 か ら 出力される な らい送 ]3 方向の速度信号 とに基づいて 制 御される ものである。
    [0045] 今、 例えば前記 した形式 （A) に示す数値情報をテ - ブ リ ー ダ 14 によ 読取ったとする と、 マ イ ク ロ プロ セ ッ サ 12 は出力部 17 を介して直線補間器 18 B 点の X ， Y座 標 （a:1 ， y 1 ) を加える と共に指令速度 /1 を速度信号作成 回路 51 に加える。 尚、 速度信号回路 51 は指令速度 /1が 加え られる と、 合成変位信号 s と基準変位信号 s0 との差 が零の時の接線方向速度信号 VTが指令速度 /1 に対応 した値と ¾ る よ う に、 その入出力特性を設定する も の で ¾>る。
    [0046] 直線補間器 18 はマイ ク ロ プ ロ セ ッ サ 12 から加え られ る 5 点の座標値 （a ， y1 ) と分配回路 33 から 変換器 35 を介 して加え られる ¾らい送！） 方向の速度信号 ya と に基づいて、 ト レ - サヘッ ド 1 を速度信号 ^に対応し た 速度で経路 A - _B に ¾つて移動させるための Χ， :Τ軸方向 の指令パ ル スを出力する。 X軸方向の指令パ ル スはオ ア ゲ - ト 23 を介 して誤差レ ジ ス タ に加えられる と 共に 演算回路 30 に加え られ、 軸方向の指令パ ル スは才 ァ ゲ - ト 24 を介 して誤差レ ジ ス タ 8 に加えられる と共に演 算回路 30 に加え られる。 そ して、 誤差レ ジ ス タ 8Z , 8 の出 力に よ モ ― タ 1 (3Z, 1 oyが駆動され、 卜 レ ー サへッ ド 1 が X - Y 平面内に於いて速度信号 ^に対応 した速度 で経路 A - B に ¾つて移動する。
    [0047] ま た、 演算回路 30 は単位時間 で毎に以下に述べる処 理を繰返 し行る う も のであ る。 即 ち、 演算回路 30 は単位 時間 に加え られる Ζ， y 軸方向の指令パ ル ス の パ ル ス WL Nx，Ny に基づいて次式 （1 )，（2) に示す演算を行ない、 な らい送 方向を示す方向信号 s½ A， cos A を作成し、 これを割出回路 30 に加える も のである。
    [0048] 即ち、 軸方向それぞれの移動量は Χ，：Τ 軸方向の 指令パ ル ス の パ ル ス数 jVx ， N に比例した ものであるから、 式 （1 ) ，（2) に示す演算を行な う こ と に よ ] 、 単位時間
    [0049] 毎のな ら 送 ] 方向を求める こ とか 'で-き る。
    [0050] ま た、 前記した形式 （S) の数値情報をテ - ブ リ - ダ 14 によ ] 読取った場合は、 マ イ ク ロ プロ セ ッサ 12は出力部 13 を介 して円弧補間器 19 に数値情報数 a;2， i/2 ， i1 ， 1 を加える と 共に指令速度 /2 を速度信号作成回路 51 に加 える。 円弧補間器 19 はマイ ク ロ プ ロ セ ッ サ 12 からの数 値情報 2， y2 , i1 ， 41 と 分配回路 33 からの な らい送 方 向の速度信号 α とに基づいて、 ト レ - サヘ ッ ド 1 を点 を中心とする 円弧に ¾つて速度信号 ^に対応した速度で 移動させる ための X， 軸方向の指令パ ル スを出力する。 これに よ 、 増幅器 9Z , 9 Fを介して加えられる誤差レ ジ ス タ 8 Z , 8F の 出力に よ j モ ー タ Ι ΟΖ , Ι ΟΓ力；駆動され、 ト レ — サへ ッ ド が速度信号 yaに対応した速度で 点を 中心とする円弧に ¾つて移動する。
    [0051] ま た、 演算回路 30は前述 したと 同様に して、 な らい送 1 方向を示す方向信号 " ， cos " を作成し、 割出回路 30 に加える。 尚、 円弧に ¾つて ト レ ー サへ ッ ド 1 を移動 させた場合は、 演算回路 56では円弧の接線方向の正弦 と 余弦と を逐次求めている こ とにな る。
    [0052] 尚、 上述 した実施例はハ - ドウ ェアに よ D構成したが ソ フ ト ウ ェアに よ ] 同様の処理を行る う よ う に して も 良 いこ とは勿論であ る。
    [0053] 以上説明 した よ う に、 本発明は、 モ デル表面を追跡す る ト レ — サへ ッ ドカ ら 出力-される ， 軸方向の変位 信号と Z - F 平面内に於ける らい送 方向を示す方向 信号 （ 実施例に於いては演算回路 30 か ら 出力される sin ^ , cos a ) と に基づいてる らい演算を行るい、 らい送 方向の速度信号 （ 実施例に於いては ^ ) 及び Z 軸方向 の速度信号を作成する な らい演算手段 （ 実施例に於いて は変位合成回路 4 、 加算器 5 、 割出回路 30 、 速度信号作 成回路 31， 32 、 分配回路 33 か らなる ） と、 らい演算 手段で作成された Z 軸方向の速度信号に基づいてモ デ ル と ト レ - サへッ ドと を相対的に Z 軸方向に移動させる z 軸方向の移動手段 （ 実施例に於いてはモ - タ 等か ら なる ） と 、 平面 円 に於ける ト レ - サへ ッ ドの移動 経路 を 示す 数値情報 とな ら い 演算手段 で 作成された な ら い 送 り 方 向 の 速度 信 号と に.基づいて、 Z軸方向の 指 令 パ ル ス 信 号及 び y 軸 方 向 の 指 令 パ ル ス 信 号を作 成 する 指 令パ ル ス 信 号 作成手 段 ( 実施例 に於いては 直 線 補 間 器 18 ， 円 弧 铕間 器 19 等 からなる ） と 、 指 令パ ル ス信号作成手段で作成された Z,F軸方向の指令パ ル ス信号に基づいて、 モデ ル と ト レ - サへッ ド とを Z軸 及び F軸方向にそれぞれ相対的に移動させる Z軸及び 軸方向の移動手段 （ 実施例に於いてはモ - タ ioz， ior 等か らなる ） と、 指令パ ル ス信号作成手段で作成された Z軸及び y軸方向の指令パ ル ス信号に基づいて z- y 平 面内に於ける ら 送 方向を示す方向信号を作成し、 ら'い-演算手段に供給する 方向信号作成手段 （ 実施例に 於いては演算回路 3ό か らなる ） とを備えた も の であ ]？ 、
    [0054] Χ, Υ , Z 軸方向の移動速度を全て な らい演算に よ ]) 求め ている こ と に ¾ るので、 一次元な らいであった従来例に 比較 して加工精度を向上でき る利点がある。
    权利要求:
    Claims
    請 求 の 範 囲
    モ デル表面を追跡する ト レ - サ へ ッ ドか ら出力される z ， y ， z軸方向の変位信号と x - y 平面内に於ける る ら い送 方向を示す方向信号と数値情報か らの送 i 速度を 示す、指令速度信号に基つ 'いて な らい演算を行ない、 前記
    ¾ らい送 ]9 方向の速度信号及び前記 Z 軸方向の速度信号 を作成するな らい演算手段と、
    該 らい演算手段で作成された前記 Z軸方向の速度信 号に基づいて前記モデル と前記 ト レ - サへ ッ ド とを相対 的に Z 軸方向に移動させる Z軸方向の移動手段と 、
    前記 z - r 平面内に於ける前記 ト レ - サへッ ドの移動 経路を示す数値情報 と前記 ¾ らい演算手段で作成さ れた 前記な らい送 ] 方向の速度信号 とに基づいて、 前記 Z軸 方向の速度信号及び前記 r軸方向の指令パ ル ス信号を作 成する指令パ ル ス信号作成手段と、
    該指令パ ル ス信号作成手段で作成された前記 Z軸及び F軸方向の指令パ ル ス信号に基づいて、 前記モ デル と前 記 ト レ - サ へ ッ ドと を Z軸及び 軸方向にそれぞれ相対 的に移動させる X軸及び y軸方向の移動手段と 、
    前記指令パ ル ス信号作成手段で作成された 軸及び r 軸方向の指令パ ル ス信号に基づいて前記 平面内に 於ける な らい送 方向を示す方向信号を作成 し、 前記 らい演算手段に供給する方向信号作成手段と を備えたこ と を特徴と する任意方向な らい制御装置。
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
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    EP0215128B1|1993-04-14|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1986-08-28| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): US |
    1986-08-28| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): DE FR GB |
    1986-09-26| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1986901485 Country of ref document: EP |
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    1993-04-14| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1986901485 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP60/37197||1985-02-26||
    JP60037197A|JPH038902B2|1985-02-26|1985-02-26||DE19863688273| DE3688273D1|1985-02-26|1986-02-12|Profilregler in jeder richtung.|
    DE19863688273| DE3688273T2|1985-02-26|1986-02-12|Profilregler in jeder richtung.|
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