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    公开号:WO1990000461A1
    申请号:PCT/JP1989/000677
    申请日:1989-07-05
    公开日:1990-01-25
    发明作者:Hitoshi Matsuura；Hitoshi Aramaki
    申请人:Fanuc Ltd；
    IPC主号:B23Q33-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書
    [0002] 倣い制御方法
    [0003] 技術分野
    [0004] 本発明は倣い制御方法に係 り 、 特に ト レ一サへ ジ ドが 長 く なつ た時に生 じ る変位検出誤差 （倒れ誤差） を補正 できる倣い制御方法に関する。
    [0005] 背景技術
    [0006] 倣い制御は第 5 図を参照する と、 通常モデルに接触す るスタ イ ラス 1 の各軸変位量 ， £ γ ， e. 1 を ト レ一 サヘッ ド 2 で検出 し、 合成回路 3 で各軸変位量を合成し てなる合成変位量 £ (ただし、 £ = £ X 2 + e γ 2 + f Z 2 ) を計算し、 該合成変位量 ε と基準変位量 £ 。 との誤差 Δ ε を加算回路 4 で求め、 速度信号発生部 5 において Δ £ - V N 特性に基いて法線方向速度信号 を発生 し 、 速 度信号発生部 6 において Δ £ 一 V τ 特性に基いて接線力 向速度信号 V T を発生する。 一方、 倣い方向演算回路 7 は切換回路 8 から出力された倣い制御平面における各軸 変位量 £ 2 ， ε 2 を用いて倣い方向 fc1 の余弦 c o s 0 およ び正弦 s i n e を発生 し、 軸速度信号発生部 S は V N ， V τ ， co s θ , si n 0 を用いて倣い制御平面における各軸 速度 V ， V 2 を発生 し 、 該速度でスタ イ ラス 1 をモデ ルに沿っ て移動させ、 以後同様な処理を繰 り返して倣い 制御を実行する。 '尚、 倣い制御平面が X— Ζ平面であれ ば、 ε 1 = e X ε 2 = e zと なる。
    [0007] 上記のよ う な ト レ一サへ ジ ド 2 によ る変位量の検出に おいては、 通常スタイ ラス 1 が受ける変位分だけ該スタ ィラス 1 が平行移動し、 こ の移動した距離を検出する と いう方法を採用 している （第 6図 （ a ) 参照） 。 第 6 図 ( b ) は ： s軸についてスタ イ ラスが短い場合における入 力変位に対する出力変位を表す特性図である。 入力変位 Xはスタ イ ラ ス 1 に加わる実際の変位量に相当し、 出力 変位 y ば ト レ ーザへッ ド 2 が実際に検出する変位量 ε X に相当する。 図示のよう にスタ イ ラ ス 1 が短い場合に は ト レ一サヘッ ド 2 によ リ検岀される変位量 y ( = ε X ) はスタ ィラス 1 が受ける変位量 Xに比例している。
    [0008] と こ ろで、 第 7 図 （ a ) ， （ b ) に示すよ う にスタ イ ラ ス 1 が長いものを使用 した場合、 スタ イ ラ ス自身のモ —メン トによ り平行移動の他に回転が加わり、 検出され る変位量 ε >； はスタ イ ラ ス 1 が受ける変位量 Xに対して 小さ く な リ、 入力変位と出力変位間の比例関係が無く な つて しまう 。 このため、 従来技術では使用可能なスタイ ラスすなおち ト レ一サへッ ドの長さに制限があ り、 限度 以上の 卜 レ一サヘッ ドを使う と検出誤差 （倒れ誤差とい う） を生じ、 正 しい変位量を検出できないという問題 点があつ た。
    [0009] 以上から本発明の目的は、 スタイ ラスすなわち ト レー サヘッ ドが長くなつても倒れ誤差を補正でき、 長い ト レ —ザへッ ドの使用を可能とする倣い制御方法を提供する こ と であ る 。
    [0010] 発明の開示 本発明は、 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 してモデル面の倣い を行う倣い制御 方法である。 スタ イ ラスが長く なる と実際の変位量と ト レーザへッ ドによ る検出変位量間に比例関係がな く な リ、 正確な倣い制御ができな く なる。 そこで、 長いスタ イ ラ スを用いる場合には、 補正関数を予め求めておき、 検出 変位量を該補正関数で補正し、 これによ り実際の変位量 に比例する補正変位量を求め、 該得られた補正変位量に よ リ倣い制御を実行する。
    [0011] 図面の簡単な説明
    [0012] 第 1 図 （ a ) ， （ b ) は本発明の概嗨説明図、
    [0013] 第 2 図は本発明に係わる倣いシステムのプロ ッ ク 図、 第 3 図は倣い制御ュニ ッ 卜のブロ ッ ク 図、
    [0014] 第 4 図は倒れ誤差補正の他の例を示す原理説明図、 第 5 図は従来の倣い制御ュニ ッ 卜のプロ シ ク.図， 第 6 図 （ a ) , ( b ) は ト レ一サヘ ッ ドが短い場合の 入力変位に対する出力変位の説明図、
    [0015] 第 7 図 （ a ) ， ( b ) は ト レ一サヘッ ドが長い場合の 入力変位に対する出力変位の説明図である。
    [0016] 発明を実施するための最良の形態
    [0017] 第 1 図 （ a ) ， （ b ) は本発明の概嗨説明図であ り 、 1 はスタ イ ラス、 2 は ト レ一サヘ ッ ド、 M D Lはモデル、 Xはスタ イ ラス 1 に加わる変位量、 y は検出変位量、 ε ( X )は検出変位量 y を変位量 X で表 した関数、 f ( X )は 補正関数である。 スタイ ラス 1 に加わる所定軸の変位量 x， ト レーザへ ッ ド 2 によ り検出された変位量を y とする時、 検出変位 量 y を実際の変位量 Xで表現する関数 g ( x )を求める。 そして、 該関数 g ( X ) を用いて実際の変位量 X と補正 後の変位量 y ' との関係がリニアとなる補正関数 f ( X ) を求め、 検出変位量 y に f ( X )を乗算して得られる値を 補正変位量 y ' として用いてモデル MD L面の倣いを行 ラ 。
    [0018] 第 2図は本発明に係おる倣いシステムのブロ ック図、 第 3 図は倣い制御ユニッ トのブロ ッ ク図である。
    [0019] 第 2図において、 T RMは倣い工作機械、 T C Cは做 い制御を実行する倣い制御ュニッ ト、 〇 P Pは倣いに必 要な各種データ を設定する操作パネル、 S V X， S V Y , S V Zは各軸サ一ボ回路である。
    [0020] サーボ回路 S V X〜 S V Zは倣い制御ュニッ ト T C C からデジタルで与えられる速度指令 V X 〜 V z を D Z A 変換する と共に各軸モータ （図示せず） を速度制御する 各軸の速度指令を発生する。
    [0021] P Mは各軸のモータ が所定量回転する毎に発生する検 出パルス F P x 〜F P Z を回転方向に応じてカウン トァ ップ/ダウン して各軸方向の現在位置 ， Υ ， Z A を監視するポジショ ンメモ リである。
    [0022] 倣い工作機弒 T R Mには、 図示しないが
    [0023] ( i )テーブル T B L をそれぞれ： , Y軸方向に躯動す る X軸および Y軸モータ と、 ( ϋ ) ト レ一サへッ ド 2 およびカ ツ タ へッ ド C Τ を Ζ軸 方向に駆動する Ζ軸モータ
    [0024] と が設け られる と共に、 各軸モータ が所定量回転する毎 に 1 個の検出パルス F P x ， F P γ ， F P z を発生する パルス発生器が設け られている。 テ一ブル T B L にはモ デル M D L と ワーク W K と が固定され、 卜 レ一サへッ ド 2 に取付けたスタ イ ラス 1 はモデル M D L の表面に当接 して所定の倣いを行い， カ ツ タ へッ ド C Tはワーク W K にモデル M D L形状通 り の加工を施す。 ト レーサへ ッ ド 2 は周知のごと く 、 モデル M D Lの表面の X， Υ , Z各 軸の変位量 ， ε γ ， ε ζ を検出するものである。
    [0025] 第 3 図の倣い制御ュニ ッ 卜 において、 1 はスタ イ ラス、 2 は ト レ一サへッ ド、 3 は合成回路、 4 は加算回路、 5， 6 はそれぞれ法線方向速度信号 および接線方向速度 信号 V T を発生する速度信号発生部、 7 は倣い方向潦算 部、 8 は倣い制御平面を構成する変位量をそれぞれ £ ， £ 2 と し出力する切換回路、 9 は倣い制御平面を構成す る軸方向の速度信号 V i ， V 2 を発生する軸速度信号発 生部、 1 0 は速度信号 V ， V 2 を倣い平面を構成する 軸方向の速度指令と して前述した各軸のサーボ回路 S V
    [0026] X〜 S V Z に分配する分配回路、 1 1 は操作パネル〇 P P (第 2 図参照） に設定された倣い制御に必要なデータ および各軸現在位置： A ， Y A ， Z A を用いて全体の倣 い制御を行う制御部、 1 2 は本発明によ る検出変位量の 補正を行う変位量補正部であ る。 以下第 1図ないし第 3 図を参照しながら変位量補正部 1 2で行う補正動作を説明する。 なお、 説明を簡略化す るためスタィ ラス 1 は X軸方向に表面倣い制御を行うも のと し、 スタ イ ラス 1 に加わる X軸方向の実際の変位量 を x ， ト レ一サヘッ ド 2 によ り検出される X軸方向変位 量 ε X を y とする。
    [0027] 倣い制御を行う前にスタ イ ラス 1 を X軸方向に種々変 位させ （変位量を X と表現する） 、 ト レーサヘッ ド 2 に よ りその時の変位量 y を検出する。 次いで検出変位量 y を実際の変位量 Xで表現する関数
    [0028] y = ε ( ) L丄ノ' を算出する （第 1 図参照） 。
    [0029] 次に関数 y = g ( x )を用いて実際の変位量 X と補正後 の変位量： y ' との関係がリニアとなる補正関数 f ( X )を 算 ^ しておく 。 すなおち、
    [0030] y ' = K X ( Kは定数） ……（2) を満足する補正関数 f (x )を求めておく 。 なお、 補正闋 数 f (;x )は以下のよ う に して求まる。 今、 検出変位量 y に補正関数 f (x )を乗算したものを補正検出量 y '' とす れば次式
    [0031] y ' = y · f ( x ) = g ( x ) · f (x )……（3) が成立する。 故に（2) , (3)式よ り補正闋数 ί ( X )は次式 f ( x ) = K - x / g (x ) …■' - (4) となる。
    [0032] そして、 実際の傲い加工時には、 卜 レーザへッ ド 2 に よ り検出される変位量 y に補正関数 f ( X )を乗算して得 られる値 y ' を倣い制御を行う際の変位量と して用いる。 すなわち、 y = g ( x )を満足する X を求め、 該 X を f ( X )に代入 して得られた値を y に乗算 して補正変位量 y ' を得、 該 y ' によ り倣い処理を行う 。
    [0033] 以上、 モデル M D L に接触するスタ イ ラス 1 の変位量 y は変位量補正部 1 2 で各軸毎に上記の補正を受けなが ら以降の回路で周知の倣い処理を施され、 倣い制御平面 における各軸速度 V , V 2 が発生する。 そ して、 この 各軸速度 V丄 ， V z によ り カ ツ タ ヘッ ド C Tが移動 して ワーク W K をモデル M D L形状通 り に加工する と共に、 スタ イ ラス 1 がモデルに沿って移動 し、 以後同様な処理 が繰 り返され、 倒れ誤差を補正した変位量 y ' によ り倣 い制御が実行される。
    [0034] なお、 以上は関数 g ( X )が理論的に求まっ たも の と して説明 したが、 求め られない場合 には g ( X )を折線 近似しても よい。 第 4 図はかかる折線近似によ る倒れ誤 差補正の他の例を示す原理説明図である。
    [0035] 例えば検出変位量を A〜： B， B〜 C， C〜 D， …の範 囲毎に関数 g ( x )A ， g ( x )B ， g ( x )c ， … を求めて おき、 該関数 g ( x )A ， g ( )B ， ( )c ， …毎に補 正関数 f ( x )A ， f ( x )B ， f ( X )C ， … を求め、 検出 変位量 y と所定の補正関数 ί ( X；と を乗算して得られる 値を変位量と して用いて倣い を行う 。 このよ う にすれば、 関数 g (x )， 補正闋数 f ( X )が理論的に求め られない場 合でも、 検出変位量の倒れ誤差を補正できる。
    [0036] 以上本発明によれば、 スタ イ ラスに加わる所定軸の変 位量 X , ト レーサヘッ ドによ り検出された変位量を y と する時、 検出変位量 y を実際の変位量 Xで表現する関数 s ( x )を求め、 該闋数を用いて実際の変位量 Xと補正後 の変位量 y ' との闋係がリニアとなる補正関数 f ( x )を 求め、 検出変位量 y に f ( X )を乗算して得られる値を補 正変位量 y ' と して用いて倣いを行う よう に構成したか ら、 ト レ一サヘッ ドの倒れ誤差を補正でき、 長いスタイ ラスすなおち ト レ一サへッ ドを使用する こ とができる。
    权利要求:
    Claims請求の範囲
    1 . 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 リ検出 してモデル面の倣いを行う倣い制御方法に おいて、
    前記スタ イ ラスに加わる所定軸の変位量を X ， 前記 ト レ一サへッ ドによ り検出された変位量を y とする時、 検 出変位量 y を実際の変位量 Xで表現する関数 g (x )を求 め、
    実際の変位量 X と検出変位量 y の補正変位量 y ' と の 関係がリ ニア となる補正関数 f ( X )を前記関数 g ( X ) を用いて求め、
    検出変位量 y に f (x )を乗算して補正変位量 y ' を求 め、
    該補正変位量 y ' を用いて倣い制御を実行する こ と を 特徴とする倣い制御方法。
    2 . 前記補正関数 f ( X ) は関数 g ( X ) を用 いて次 式
    f ( x ) = K - x / g (x ) 但 し、 Kは定数
    によ り求める こ と を特徴とする請求の範囲第 1 項記載の 倣い制御方法。
    3 . 前記関数 g ( X ) を折線近似し、 各折線毎に補正 関数 f ( X ) を求めて記憶しておき、 検出変位量 y の大 き さ に応じた所定の補正関数を用いて補正変位量 y ' を 求める こ と を特徴とする請求の範囲第 1 項記載の倣い制 御方法。
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    法律状态:
    1990-01-25| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): US |
    1990-01-25| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE FR GB IT LU NL SE |
    1990-03-14| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1989908275 Country of ref document: EP |
    1990-09-12| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1989908275 Country of ref document: EP |
    1993-12-11| WWW| Wipo information: withdrawn in national office|Ref document number: 1989908275 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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