JP2001038578A - Inner force sense presentation type machine tool - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、力覚提示式工作機
械に関し、一層詳細には、加工の際にバイトに加わって
いる力を感覚的に把握することが可能な力覚提示式工作
機械に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a force-feedback machine tool, and more particularly, to a force-feedback machine tool capable of intuitively grasping a force applied to a cutting tool during machining. About.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近時、ワークを加工するための装置とし
て、ＮＣ工作機械が広く用いられている。このＮＣ工作
機械は、所定のプログラムに基づいてバイトを移動さ
せ、このバイトによってワークを所望の形状に加工する
ように構成されている。2. Description of the Related Art Recently, NC machine tools have been widely used as devices for processing a workpiece. The NC machine tool is configured to move a cutting tool based on a predetermined program, and process the work into a desired shape using the cutting tool.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のＮＣ
工作機械においては、オペレータがバイトによるワーク
の加工作業状態（発生している加工抵抗値等）を感覚的
に把握することは困難であった。However, the above-mentioned NC
In a machine tool, it has been difficult for an operator to intuitively grasp the working state (such as a generated resistance value) of a workpiece by a cutting tool.
【０００４】本発明は、前記の不都合を解決するために
なされたものであり、バイトによってワークを加工する
際にその加工作業状態を感覚的に把握することが可能な
力覚提示式工作機械を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned inconvenience, and there is provided a force sense presentation type machine tool capable of intuitively grasping a machining operation state when machining a workpiece with a cutting tool. The purpose is to provide.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明に係る力覚提示式
工作機械は、ワークを加工するための工具および／また
は前記ワークを回転させる回転駆動装置と、前記工具お
よび／または前記ワークを進退させて前記工具による前
記ワークの加工量を変化させる進退駆動装置と、前記進
退駆動装置に対して前記加工量を指示するための入力装
置と、前記回転駆動装置、前記進退駆動装置および／ま
たは前記入力装置を制御する制御装置とを備え、前記入
力装置は、前記加工量を回転数として入力するための回
転体と、前記回転体に対して抵抗力を付与するブレーキ
機構とを有し、前記制御装置は、前記回転駆動装置およ
び／または前記進退駆動装置に加わる負荷に基づいて前
記回転体に与えるべき前記抵抗力を制御するように構成
されている（請求項１記載の発明）。According to the present invention, there is provided a force-sensing presentation type machine tool, comprising: a tool for processing a work and / or a rotary drive for rotating the work; and a tool for moving the tool and / or the work. An advancing / retracting drive for causing the tool to change the amount of processing of the workpiece, an input device for instructing the advancing / retreating drive to indicate the amount of processing, the rotary drive, the advancing / retreating drive, and / or A control device for controlling an input device, the input device has a rotating body for inputting the processing amount as a rotation speed, and a brake mechanism for applying a resistance to the rotating body, The control device is configured to control the resistance to be applied to the rotating body based on a load applied to the rotary drive device and / or the forward / backward drive device (claims). 1 The invention described).
【０００６】このように構成することにより、オペレー
タは、工具によってワークを加工する際に生じている抵
抗力を感覚的に把握することができる。[0006] With this configuration, the operator can intuitively grasp the resistance generated when the workpiece is machined by the tool.
【０００７】この場合、前記ブレーキ機構は、前記回転
体に対して前記抵抗力としての摩擦力を与えるブレーキ
部材を有するように構成してもよく（請求項２記載の発
明）、または、前記抵抗力としての電磁力を与える電磁
モータを有するように構成してもよい（請求項３記載の
発明）。In this case, the brake mechanism may include a brake member that applies the frictional force as the resistance to the rotating body (the invention according to claim 2), or An electromagnetic motor that applies an electromagnetic force as a force may be provided (the invention according to claim 3).
【０００８】また、前記制御装置は、前記回転駆動装置
および／または前記進退駆動装置に加わる負荷に基づい
て、前記工具と前記ワークが接触しているかどうかを判
定する手段と、前記手段において前記工具と前記ワーク
が接触していると判定された場合に、前記抵抗力を前記
負荷にほぼ比例する値として求める手段とを有するよう
に構成してもよい（請求項４記載の発明）。The control device may determine whether the tool is in contact with the workpiece based on a load applied to the rotary driving device and / or the forward / backward driving device. And means for determining the resistance as a value substantially proportional to the load when it is determined that the workpiece is in contact with the work (the invention according to claim 4).
【０００９】なお、前記回転駆動装置が前記ワークを回
転させるためのワーク側駆動装置であり、前記進退駆動
装置が前記工具としてのバイトを進退させるためのバイ
ト側駆動装置であってもよい（請求項５記載の発明）。The rotary drive device may be a work-side drive device for rotating the work, and the advance / retreat drive device may be a tool-side drive device for advancing / retreating a tool as the tool. Item 5)).
【００１０】[0010]
【発明の実施の形態】本発明に係る力覚提示式工作機械
について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照し
ながら以下詳細に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A preferred embodiment of a haptic machine tool according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
【００１１】図１は、本実施の形態に係るＮＣ工作機械
（単に、工作機械とも記す）１０の概略的な構成を示し
ている。FIG. 1 shows a schematic configuration of an NC machine tool (also simply referred to as a machine tool) 10 according to the present embodiment.
【００１２】工作機械１０は、ワークＷを回転させるた
めのワーク側駆動装置（回転駆動装置）１２と、ワーク
Ｗに対して工具としてのバイトＢを進退させることによ
って、バイトＢによるワークＷの切り込み量（加工量）
を変化させるためのバイト側駆動装置（進退駆動装置）
１４とを備えている。The machine tool 10 includes a work-side driving device (rotation driving device) 12 for rotating the work W, and a cutting tool B for cutting and cutting the work W with the cutting tool B by moving the cutting tool B to and from the work W. Amount (processing amount)
Drive device (change drive device) for changing the speed
14 is provided.
【００１３】ワーク側駆動装置１２はスピンドルモータ
２２を有しており、このスピンドルモータ２２の駆動軸
にはチャック２４が連結されている。そして、このチャ
ック２４には、例えば、円柱形状のワークＷが、スピン
ドルモータ２２の駆動軸と同軸状に保持されている。The work side drive device 12 has a spindle motor 22, and a chuck 24 is connected to a drive shaft of the spindle motor 22. The chuck 24 holds, for example, a columnar workpiece W coaxially with the drive shaft of the spindle motor 22.
【００１４】また、スピンドルモータ２２には、該スピ
ンドルモータ２２の回転数ＳR を検出するための回転数
検出器２６が取り付けられている。The spindle motor 22 is provided with a rotation speed detector 26 for detecting the rotation speed S R of the spindle motor 22.
【００１５】スピンドルモータ２２は、ドライバ２８か
ら供給される電流ＳI （電流値もＳ I と記す。）によっ
て駆動される。この場合、電流値ＳI は、回転数検出器
２６からの回転数ＳR に基づいて制御されている。ま
た、電流値ＳI は電流検出器３０によって検出され、ス
ピンドルモータ２２に加わっている負荷として後述する
制御装置１００に供給されている。The spindle motor 22 has a driver 28
Current S supplied fromI(The current value is also S IIt is written. By)
Driven. In this case, the current value SIIs a rotation speed detector
Speed S from 26RIt is controlled based on. Ma
The current value SIIs detected by the current detector 30, and
The load applied to the pindle motor 22 will be described later.
It is supplied to the control device 100.
【００１６】バイト側駆動装置１４は、スピンドルモー
タ２２の駆動軸と平行に配置されたボールねじ３２と、
該ボールねじ３２を回転させるためのモータ３４とを有
している。また、モータ３４には、該モータ３４の回転
数ＭR を検出するための回転数検出器３６が取り付けら
れている。The cutting device 14 includes a ball screw 32 disposed in parallel with the drive shaft of the spindle motor 22;
And a motor 34 for rotating the ball screw 32. Further, a rotation speed detector 36 for detecting the rotation speed M R of the motor 34 is attached to the motor 34.
【００１７】ボールねじ３２には、移動体であるナット
部材３８が噛み合わされている。ナット部材３８にはス
ライド部材４０が取り付けられており、このスライド部
材４０は、図示しない基台上にボールねじ３２の軸線と
平行に設けられたレール４２に進退自在に装着されてい
る。この場合、ナット部材３８は、ボールねじ３２の回
転に伴ってレール４２に沿って進退する。A nut member 38 as a moving body is meshed with the ball screw 32. A slide member 40 is attached to the nut member 38. The slide member 40 is mounted on a base (not shown) on a rail 42 provided in parallel with the axis of the ball screw 32 so as to be able to advance and retreat. In this case, the nut member 38 advances and retreats along the rail 42 as the ball screw 32 rotates.
【００１８】ボールねじ３２にはバイトＢが取り付けら
れている。このバイトＢは、ボールねじ３２の回転に伴
って、ワークＷに対して接近し、または、離れる方向に
進退する。A cutting tool B is attached to the ball screw 32. The cutting tool B moves toward and away from the workpiece W with the rotation of the ball screw 32.
【００１９】モータ３４は、ドライバ４４から供給され
る電流ＭI （電流値もＭI と記す。）によって駆動され
る。この場合、電流値ＭI は、回転数検出器３６からの
回転数ＭR に基づいて制御されている。また、電流値Ｍ
I は電流検出器４６によって検出され、モータ３４に加
わっている負荷として後述する制御装置１００に供給さ
れている。The motor 34 is driven by a current M I (current value is also referred to as M I ) supplied from a driver 44. In this case, the current value M I is controlled on the basis of the rotation speed M R from the rotational speed detector 36. Further, the current value M
I is detected by the current detector 46 and is supplied to a control device 100 described later as a load applied to the motor 34.
【００２０】また、工作機械１０は、バイト側駆動装置
１４に対してバイトＢの送り量（切り込み量）を指示す
るための入力装置５０を備えている。The machine tool 10 also has an input device 50 for instructing the cutting tool drive device 14 to indicate the feed amount (cutting amount) of the cutting tool B.
【００２１】図２に示すように、入力装置５０は、円盤
状に形成された回転板５２と、該回転板５２の中心位置
に対して偏心した位置に設けられたハンドル５４とを有
している。As shown in FIG. 2, the input device 50 has a rotating plate 52 formed in a disk shape, and a handle 54 provided at a position eccentric with respect to the center position of the rotating plate 52. I have.
【００２２】回転板５２には、軸（回転体）５６が同軸
状に取り付けられており、この軸５６は、ブレーキ装置
（ブレーキ機構）５８およびパルス発生器６０と連結さ
れている。A shaft (rotating body) 56 is coaxially attached to the rotating plate 52, and the shaft 56 is connected to a brake device (brake mechanism) 58 and a pulse generator 60.
【００２３】図２および図３に示すように、ブレーキ装
置５８は、ゴム等の樹脂製材料で形成されたブレーキ部
材６２と、該ブレーキ部材６２を軸５６に対して進退さ
せるためのブレーキ駆動装置６４と、該ブレーキ駆動装
置６４を駆動するブレーキ用ドライバ６６とで構成され
ている。As shown in FIGS. 2 and 3, the brake device 58 includes a brake member 62 made of a resin material such as rubber, and a brake driving device for moving the brake member 62 forward and backward with respect to the shaft 56. And a brake driver 66 for driving the brake driving device 64.
【００２４】ブレーキ用ドライバ６６は、後述する制御
装置１００からの指示に基づく電流をブレーキ駆動装置
６４に供給することによって、ブレーキ部材６２を介し
て軸５６に付与すべき抵抗力（摩擦力）Ｐａを制御す
る。このとき、ハンドル５４には、この抵抗力Ｐａに基
づく提示力Ｐｂが加えられる。The brake driver 66 supplies the brake drive device 64 with a current based on an instruction from the control device 100 to be described later, so that a resistance (frictional force) Pa to be applied to the shaft 56 via the brake member 62. Control. At this time, a presentation force Pb based on the resistance Pa is applied to the handle 54.
【００２５】図１および図２に示すように、パルス発生
器６０は、エンコーダ、レゾルバ等で構成されており、
軸５６の回転角度（回転数）に応じたパルスｐを出力す
るように構成されている。このパルス発生器６０からの
パルスｐは、バイト側駆動装置１４のドライバ４４に位
置指令として供給される。そして、ドライバ４４は、こ
のパルスｐに基づく電流ＭI をモータ３４に供給するこ
とによって、バイトＢの進退距離Ｌａを制御する。すな
わち、バイトＢの進退距離Ｌａは、オペレータがハンド
ル５４を介して軸５６を回転させる角度に依存する。As shown in FIGS. 1 and 2, the pulse generator 60 comprises an encoder, a resolver, and the like.
It is configured to output a pulse p according to the rotation angle (number of rotations) of the shaft 56. The pulse p from the pulse generator 60 is supplied as a position command to the driver 44 of the cutting device 14. The driver 44, by supplying the current M I based on this pulse p to the motor 34, for controlling the advancing and retracting distance La bytes B. That is, the advance / retreat distance La of the cutting tool B depends on the angle at which the operator rotates the shaft 56 via the handle 54.
【００２６】図１に示すように、工作機械１０は制御装
置１００を有している。図３に示すように、この制御装
置１００は、Ａ／Ｄ変換器１０２と、ローパスフィルタ
（ＬＰＦ）１０４と、空転電流値分差引回路１０６と、
接触判定回路１０８と、提示力計算回路１１０と、安定
化計算回路１１２と、Ｄ／Ａ変換器１１４とで構成され
ている。As shown in FIG. 1, the machine tool 10 has a control device 100. As shown in FIG. 3, the control device 100 includes an A / D converter 102, a low-pass filter (LPF) 104, an idling current value subtraction circuit 106,
It comprises a contact determination circuit 108, a presentation force calculation circuit 110, a stabilization calculation circuit 112, and a D / A converter 114.
【００２７】Ａ／Ｄ変換器１０２には、ワーク側駆動装
置１２の回転数検出器２６からの回転数ＳR および電流
検出器３０からの電流値ＳI 、並びにバイト側駆動装置
１４の回転数検出器３６からの回転数ＭR および電流検
出器４６からの電流値ＭI が、例えば、セレクタ（図示
せず）を介して、それぞれ、アナログの信号として供給
されている。Ａ／Ｄ変換器１０２は、これら回転数
ＳR 、電流値ＳI 、回転数ＭR および電流値ＭI をそれ
ぞれデジタルのデータに変換して出力する。The A / D converter 102 includes a rotation speed S R from the rotation speed detector 26 of the work-side drive device 12 and a current value S I from the current detector 30 and a rotation speed of the bite-side drive device 14. The rotation speed M R from the detector 36 and the current value M I from the current detector 46 are supplied as analog signals via, for example, a selector (not shown). The A / D converter 102 converts the rotation speed S R , the current value S I , the rotation speed M R, and the current value M I into digital data and outputs the digital data.
【００２８】Ａ／Ｄ変換器１０２からの回転数ＳR 、電
流値ＳI 、回転数ＭR および電流値ＭI は、それぞれ、
ローパスフィルタ１０４によってノイズが除去された
後、空転電流値分差引回路１０６に供給される。なお、
本実施の形態においては、ローパスフィルタ１０４はＡ
／Ｄ変換器１０２の後段に配置されているが、Ａ／Ｄ変
換器１０２の前段にローパスフィルタを設けるようにし
てもよい。The rotation speed S R , the current value S I , the rotation speed M R, and the current value M I from the A / D converter 102 are respectively
After the noise is removed by the low-pass filter 104, it is supplied to the idle current value subtraction circuit 106. In addition,
In the present embodiment, low-pass filter 104
Although arranged after the / D converter 102, a low-pass filter may be provided before the A / D converter 102.
【００２９】空転電流値分差引回路１０６は、ローパス
フィルタ１０４からの回転数ＳR 、電流値ＳI 、回転数
ＭR および電流値ＭI に基づいて、スピンドルモータ２
２の実質電流値ＳRIおよびモータ３４の実質電流値ＭRI
をそれぞれ求める。The idling current value subtraction circuit 106 determines the spindle motor 2 based on the rotation speed S R , the current value S I , the rotation speed M R, and the current value M I from the low-pass filter 104.
Real current value M RI of 2 real current value S RI and motor 34
Respectively.
【００３０】具体的には、各回転数ＳR 、ＭR 毎に予め
求められている空転電流値Ｓ0I、Ｍ 0I（バイトＢとワー
クＷが接触していないときの電流値）を電流値ＳI 、Ｍ
I から減算する処理を行うことによって、実質電流値Ｓ
RI、ＭRIが求められる。Specifically, each rotational speed SR, MREvery time in advance
The idling current value S obtained0I, M 0I(Byte B and work
Current value when the contact W is not in contact with the current value SI, M
IFrom the actual current value S
RI, MRIIs required.
【００３１】この場合、空転電流値Ｓ0I、Ｍ0Iを、各回
転数ＳR 、ＭR 毎の空転電流値Ｓ0I、Ｍ0Iが予め記録さ
れたテーブルを検索することによって得るようにしても
よい。[0031] In this case, idle current value S 0I, the M 0I, the rotational speed S R, idle current value S 0I for each M R, also be obtained by M 0I searches for prerecorded table Good.
【００３２】接触判定回路１０８は、空転電流値分差引
回路１０６からの実質電流値ＳRI、ＭRIに基づいて、バ
イトＢがワークＷに接触したかどうかを判定する。The contact determination circuit 108 determines whether the cutting tool B has contacted the work W based on the actual current values S RI and M RI from the idling current value subtraction circuit 106.
【００３３】具体的には、次の条件式（１）を満足する
かどうかに基づいて前記接触判定が行われる。More specifically, the contact is determined based on whether the following conditional expression (1) is satisfied.
【００３４】 Ｃ≦Ａ ただし、Ａ＝ｆ1 （ＳRI、ＭRI、Ｓ0I、Ｍ0I） …（１） この（１）式中、Ｃは、接触判定用のしきい値である。C ≦ A where A = f 1 (S RI , M RI , S 0I , M 0I ) (1) In the expression (1), C is a threshold value for contact determination.
【００３５】また、（１）式中の関数Ａ＝ｆ1 （ＳRI、
ＭRI、Ｓ0I、Ｍ0I）は、実際には、次の（２−１）式〜
（２−３）式等で表される。Also, the function A = f 1 (S RI ,
M RI , S 0I , M 0I ) are actually the following equations (2-1) to
It is represented by the equation (2-3) or the like.
【００３６】 Ａ＝｜ＳRI｜ …（２−１） Ａ＝｜ＭRI｜ …（２−２） Ａ＝｜ＳRI｜＋β×｜ＭRI｜ …（２−３） なお、（２−３）式中のβは、所定の定数である。A = | SRI | (2-1) A = | MRI | (2-2) A = | SRI | + β × | MRI | (2-3) where (2-3) 3) β in the equation is a predetermined constant.
【００３７】図４は、関数Ａ＝ｆ1 （ＳRI、ＭRI、
Ｓ0I、Ｍ0I）として前記（２−１）式が採用された場合
における、実質電流値ＳRIの絶対値（｜ＳRI｜）としき
い値Ｃとの関係の１つの具体例を示している。FIG. 4 shows a function A = f 1 (S RI , M RI ,
S 0I, in the case of Examples M 0I) (2-1) equation is adopted, the absolute value of the real current value S RI (| S RI |) and illustrates one embodiment of a relationship between the threshold value C I have.
【００３８】図中、時点ｔ０〜ｔ１の期間および時点ｔ
２以降の期間では、｜ＳRI｜の値がしきい値Ｃを下回っ
ている。すなわち、Ｃ＞Ａであり、前記（１）式を満足
していないため、接触判定回路１０８においては、バイ
トＢがワークＷに接触していないと判定される。このと
き、例えば、接触を示すフラグ（接触フラグ）ＦがＦ＝
０にセットされる。In the figure, the period from time t0 to t1 and the time t
In the period after 2, the value of | S RI | is below the threshold value C. That is, since C> A and does not satisfy the expression (1), the contact determination circuit 108 determines that the cutting tool B is not in contact with the work W. At this time, for example, the flag indicating the contact (contact flag) F becomes F =
Set to 0.
【００３９】これに対して、図中、時点ｔ１〜ｔ２の期
間においては、｜ＳRI｜の値がしきい値Ｃを上回ってい
る。すなわち、Ｃ≦Ａであり、前記（１）式を満足して
いるため、接触判定回路１０８においては、バイトＢが
ワークＷに接触していると判定される。このとき、例え
ば、接触フラグＦがＦ＝１にセットされる。On the other hand, in the period from time t1 to time t2, the value of | S RI | exceeds the threshold value C. That is, since C ≦ A and the expression (1) is satisfied, the contact determination circuit 108 determines that the cutting tool B is in contact with the work W. At this time, for example, the contact flag F is set to F = 1.
【００４０】提示力計算回路１１０は、接触判定回路１
０８において、バイトＢがワークＷに接触していると判
定された場合（Ｆ＝１）に、次の（３）式に基づいて、
入力装置５０の軸５６に付与すべき抵抗力Ｐａを求め
る。The presentation power calculation circuit 110 includes a contact determination circuit 1
In 08, when it is determined that the cutting tool B is in contact with the work W (F = 1), based on the following equation (3),
The resistance Pa to be applied to the shaft 56 of the input device 50 is determined.
【００４１】 Ｐａ＝ｆ2 （ＳRI、ＭRI、Ｓ0I、Ｍ0I） …（３） この（３）式は、実際には、次の（４−１）式、（４−
２）式等で表される。Pa = f 2 (S RI , M RI , S 0I , M 0I ) (3) This equation (3) is actually the following equation (4-1),
2) It is expressed by an equation or the like.
【００４２】 Ｐａ＝γ×｜ＳRI｜ …（４−１） Ｐａ＝ζ×｜ＭRI｜ …（４−２） この（４−１）式中のγおよび（４−２）式中のζは、
それぞれ、所定の定数である。Pa = γ × | S RI | (4-1) Pa = ζ × | M RI | (4-2) γ in the equation (4-1) and γ in the equation (4-2) ζ
Each is a predetermined constant.
【００４３】なお、接触判定回路１０８において、バイ
トＢがワークＷに接触していないと判定された場合（Ｆ
＝０）には、提示力計算回路１１０は、抵抗力Ｐａをゼ
ロ値（０）に設定する。When the contact determination circuit 108 determines that the cutting tool B is not in contact with the work W (F
= 0), the presentation force calculation circuit 110 sets the resistance Pa to a zero value (0).
【００４４】図５は、（３）式として（４−１）式が採
用された場合における抵抗力Ｐａの特性の１つの具体例
を示している。FIG. 5 shows one specific example of the characteristic of the resistance force Pa when the equation (4-1) is adopted as the equation (3).
【００４５】図５中、実線で示すように、時点ｔ１〜ｔ
２の期間においては、抵抗力Ｐａは、図４中の｜ＳRI｜
に比例した値に設定されている。一方、時点ｔ０〜ｔ１
の期間および時点ｔ２以降の期間では、抵抗力Ｐａはゼ
ロ値（０）に設定されている。As shown by the solid line in FIG.
In the period of 2, the resistance Pa is | SRI | in FIG.
It is set to a value proportional to. On the other hand, time points t0 to t1
Is set to zero value (0) during the period of time t2 and after time t2.
【００４６】安定化計算回路１１２は、提示力計算回路
１１０で求められた抵抗力Ｐａの値が急激に変化した場
合に安定化処理を施す機能を有しており、例えば、ロー
パスフィルタ等で構成されている。The stabilization calculation circuit 112 has a function of performing a stabilization process when the value of the resistance force Pa obtained by the presentation force calculation circuit 110 changes abruptly, and includes, for example, a low-pass filter. Have been.
【００４７】具体的には、抵抗力Ｐａの立ち上がりを所
定の傾きａの傾斜状とする処理を行う。この場合、抵抗
力Ｐａは、図５中に破線で示すように、時点ｔ１におけ
るゼロ値から傾きａで増加し、時点ｔ１′以降（時点ｔ
１′〜ｔ２）の期間においては、前記（４−１）式で求
められた値となる。すなわち、時点ｔ１〜ｔ１′の期間
は、抵抗力Ｐａの立ち上がり安定化期間とされている。More specifically, a process is performed in which the rise of the resistance Pa is set to a predetermined slope a. In this case, the resistance Pa increases as shown by a broken line in FIG.
In the period of 1 'to t2), the value is obtained by the above equation (4-1). That is, the period from the time point t1 to t1 'is a rising stabilization period of the resistance force Pa.
【００４８】また、抵抗力Ｐａの立ち下がりも傾き−ａ
の傾斜状とされ、図５中に破線で示すように、抵抗力Ｐ
ａは、時点ｔ２〜ｔ２′の期間では傾き−ａでゼロ値ま
で減少する。すなわち、時点ｔ２〜ｔ２′の期間は、抵
抗力Ｐａの立ち下がり安定化期間とされている。Further, the falling of the resistance Pa is also inclined by -a.
And the resistance P as shown by the broken line in FIG.
a decreases to a zero value with a slope -a during the period from time t2 to time t2 '. That is, the period from the time point t2 to t2 ′ is a falling stabilization period of the resistance Pa.
【００４９】各時点ｔ毎に提示力計算回路１１０で求め
られ、安定化計算回路１１２で安定化された抵抗力Ｐａ
は、Ｄ／Ａ変換器１１４を介してアナログの信号として
入力装置５０のブレーキ用ドライバ６６に供給される。The resistance Pa obtained by the presentation power calculation circuit 110 at each time t and stabilized by the stabilization calculation circuit 112
Is supplied as an analog signal to the brake driver 66 of the input device 50 via the D / A converter 114.
【００５０】ブレーキ用ドライバ６６は、この抵抗力Ｐ
ａに基づく電流をブレーキ駆動装置６４に供給してブレ
ーキ部材６２を進退駆動させ、軸５６に付与すべき摩擦
力が所望の抵抗力Ｐａとなるように制御する。このと
き、回転板５２に設けられたハンドル５４には、この抵
抗力Ｐａに基づく提示力Ｐｂが加わる。すなわち、オペ
レータには、提示力Ｐｂの力覚が与えられる。The braking driver 66 uses the resistance P
A current based on a is supplied to the brake driving device 64 to drive the brake member 62 forward and backward, and control is performed such that the frictional force to be applied to the shaft 56 becomes a desired resistance Pa. At this time, a presentation force Pb based on the resistance Pa is applied to the handle 54 provided on the rotating plate 52. That is, a force sense of the presentation force Pb is given to the operator.
【００５１】なお、バイトＢをワークＷの軸線と直交す
る方向等に移動させるための装置が工作機械１０に設け
られている場合には、この装置は、所定のプログラムに
従い、バイトＢの進退距離Ｌａに基づいて駆動されるも
のとする。When the machine tool 10 is provided with a device for moving the cutting tool B in a direction orthogonal to the axis of the work W, the device moves the cutting tool B in accordance with a predetermined program. It is assumed that it is driven based on La.
【００５２】このように、本実施の形態においては、入
力装置５０のハンドル５４には、スピンドルモータ２２
に供給されている電流値ＳI および／またはモータ３４
に供給されている電流値ＭI に基づく提示力Ｐｂが加え
られる。このため、オペレータは、バイトＢがワークＷ
を加工する際に生じている抵抗力を感覚的に把握し、こ
れによって、自身が備えている技能（数値制御機能を有
しない旋盤等において修得された技能）を加工作業に柔
軟に反映させることが可能である。As described above, in the present embodiment, the handle 54 of the input device 50 is attached to the spindle motor 22.
Current value S I and / or motor 34
Presenting force Pb based on the current value M I being supplied is added to. For this reason, the operator indicates that the byte B
To sense the resistance generated when machining a workpiece, and to flexibly reflect its own skills (skills acquired on a lathe etc. without a numerical control function) in the machining work Is possible.
【００５３】また、加工の際に生じている抵抗力を力覚
としてオペレータに与えることによって、オペレータは
ワークＷから目を離すことなく前記抵抗力を把握するこ
とができる。Further, by giving the operator the resistance generated at the time of machining as a force sense, the operator can grasp the resistance without keeping his eyes on the workpiece W.
【００５４】次に、工作機械１０における入力装置５０
の変形例について説明する。Next, the input device 50 in the machine tool 10
A modified example will be described.
【００５５】図６に示すように、変形例に係る入力装置
１５０においては、軸５６に対して電磁力による抵抗力
Ｐａを与えるブレーキ機構として、モータ（電磁モー
タ）１５２が用いられており、このモータ１５２の駆動
軸（図示せず）が前記軸５６と連結されている。As shown in FIG. 6, in the input device 150 according to the modification, a motor (electromagnetic motor) 152 is used as a brake mechanism for applying a resistance Pa to the shaft 56 by an electromagnetic force. A drive shaft (not shown) of the motor 152 is connected to the shaft 56.
【００５６】モータ１５２は、ブレーキ用ドライバ１６
６からの電流値に応じたトルクを発生する。すなわち、
このトルクが軸５６に対する抵抗力Ｐａとして働き、こ
の抵抗力Ｐａに基づく提示力Ｐｂがハンドル５４を介し
てオペレータに与えられる。The motor 152 is connected to the brake driver 16.
6 generates a torque corresponding to the current value. That is,
This torque acts as a resistance Pa to the shaft 56, and a presentation force Pb based on the resistance Pa is given to the operator via the handle 54.
【００５７】[0057]
【発明の効果】本発明に係る力覚提示式工作機械によれ
ば、オペレータが入力装置を介して工具によるワークの
加工量を入力する際に、該オペレータには加工の際に生
じている抵抗力に基づく力覚が与えられる。従って、オ
ペレータは、前記抵抗力を感覚的に把握し、これに基づ
いて自身が備えている技能を加工作業に柔軟に反映させ
ることができる。According to the force-feedback type machine tool of the present invention, when the operator inputs the amount of work to be processed by the tool through the input device, the operator has a resistance generated during the processing. Force-based haptics are provided. Therefore, the operator can intuitively grasp the resistance and, based on this, can flexibly reflect his or her own skills in the machining operation.
【図１】本発明の実施の形態に係る工作機械を概略的に
示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory view schematically showing a machine tool according to an embodiment of the present invention.
【図２】図１の工作機械を構成する入力装置を示す斜視
図である。FIG. 2 is a perspective view showing an input device constituting the machine tool of FIG. 1;
【図３】図１の工作機械を構成する制御装置を示すブロ
ック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a control device constituting the machine tool of FIG. 1;
【図４】図３の制御装置を構成する接触判定回路におい
て接触判定を行う際の実質電流値としきい値との関係を
一例として示すグラフである。4 is a graph showing, as an example, a relationship between a substantial current value and a threshold when making a contact determination in a contact determination circuit that constitutes the control device of FIG. 3;
【図５】図３の制御装置を構成する提示力計算回路で求
められ、安定化計算回路で安定化された抵抗力の特性を
一例として示すグラフである。5 is a graph showing, as an example, a characteristic of a resistance force obtained by a presentation force calculation circuit included in the control device of FIG. 3 and stabilized by the stabilization calculation circuit.
【図６】変形例に係る入力装置を示す斜視図である。FIG. 6 is a perspective view showing an input device according to a modification.
１０…工作機械 ２２…スピンドルモ
ータ ２６…回転数検出器 ３０…電流検出器 ３２…ボールねじ ３４…モータ ３６…回転数検出器 ３８…ナット部材 ４６…電流検出器 ５０、１５０…入力
装置 ５２…回転板 ５４…ハンドル ５６…軸 ５８…ブレーキ装置 ６０…パルス発生器 ６２…ブレーキ部材 ６４…ブレーキ駆動装置 １００…制御装置 １０６…空転電流値分差引回路 １０８…接触判定回
路 １１０…提示力計算回路 １１２…安定化計算
回路 １５２…モータ Ｂ…バイトDESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Machine tool 22 ... Spindle motor 26 ... Rotation speed detector 30 ... Current detector 32 ... Ball screw 34 ... Motor 36 ... Rotation speed detector 38 ... Nut member 46 ... Current detector 50, 150 ... Input device 52 ... Rotation Plate 54 ... Handle 56 ... Shaft 58 ... Brake device 60 ... Pulse generator 62 ... Brake member 64 ... Brake drive device 100 ... Control device 106 ... Drying current value subtraction circuit 108 ... Contact determination circuit 110 ... Presentation force calculation circuit 112 ... Stabilization calculation circuit 152 ... motor B ... byte
Claims (5)
おいて、 前記工具および／または前記ワークを回転させる回転駆
動装置と、 前記工具および／または前記ワークを進退させて前記工
具による前記ワークの加工量を変化させる進退駆動装置
と、 前記進退駆動装置に対して前記加工量を指示するための
入力装置と、 前記回転駆動装置、前記進退駆動装置および／または前
記入力装置を制御する制御装置とを備え、 前記入力装置は、 前記加工量を回転数として入力するための回転体と、 前記回転体に対して抵抗力を付与するブレーキ機構とを
有し、 前記制御装置は、前記回転駆動装置および／または前記
進退駆動装置に加わる負荷に基づいて前記回転体に与え
るべき前記抵抗力を制御することを特徴とする力覚提示
式工作機械。1. A machine tool for processing a work with a tool, a rotary drive device for rotating the tool and / or the work, and a tool and / or the work being moved forward and backward to reduce a processing amount of the work by the tool. A drive device for changing, an input device for instructing the processing amount to the drive device, and a control device for controlling the rotary drive device, the drive device and / or the input device, The input device has a rotating body for inputting the processing amount as a rotation speed, and a brake mechanism for applying a resistance to the rotating body, and the control device includes the rotation driving device and / or A force-sensing presentation machine tool, wherein the resistance force to be applied to the rotating body is controlled based on a load applied to the forward / backward drive device.
て、 前記ブレーキ機構は、前記回転体に対して前記抵抗力と
しての摩擦力を与えるブレーキ部材を有することを特徴
とする力覚提示式工作機械。2. The force sense presentation machine tool according to claim 1, wherein the brake mechanism includes a brake member that applies a frictional force as the resistance force to the rotating body. Type machine tool.
て、 前記ブレーキ機構は、前記回転体に対して前記抵抗力と
しての電磁力を与える電磁モータを有することを特徴と
する力覚提示式工作機械。3. The force-feedback-type machine tool according to claim 1, wherein the brake mechanism includes an electromagnetic motor that applies an electromagnetic force as the resistance to the rotating body. Type machine tool.
提示式工作機械において、 前記制御装置は、 前記回転駆動装置および／または前記進退駆動装置に加
わる負荷に基づいて、前記工具と前記ワークが接触して
いるかどうかを判定する手段と、 前記手段において前記工具と前記ワークが接触している
と判定された場合に、前記抵抗力を前記負荷にほぼ比例
する値として求める手段と、 を有することを特徴とする力覚提示式工作機械。4. The haptic machine tool according to claim 1, wherein the control device is configured to control the rotation drive device and / or the forward / backward drive device based on a load applied to the rotation drive device and / or the forward / backward drive device. Means for determining whether the tool is in contact with the workpiece; and means for determining the resistance as a value substantially proportional to the load when the means determines that the tool is in contact with the workpiece. A force sense presentation machine tool comprising:
提示式工作機械において、 前記回転駆動装置は前記ワークを回転させるためのワー
ク側駆動装置であり、 前記進退駆動装置は前記工具としてのバイトを進退させ
るためのバイト側駆動装置であることを特徴とする力覚
提示式工作機械。5. The force-feedback type machine tool according to claim 1, wherein the rotation drive device is a work-side drive device for rotating the work, and the advance / retreat drive device is A force sense presentation type machine tool, characterized in that it is a tool driving device for moving a tool as the tool back and forth.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11221622A JP2001038578A (en) | 1999-08-04 | 1999-08-04 | Inner force sense presentation type machine tool |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11221622A JP2001038578A (en) | 1999-08-04 | 1999-08-04 | Inner force sense presentation type machine tool |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001038578A true JP2001038578A (en) | 2001-02-13 |
Family
ID=16769654
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11221622A Pending JP2001038578A (en) | 1999-08-04 | 1999-08-04 | Inner force sense presentation type machine tool |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001038578A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015157345A (en) * | 2014-02-25 | 2015-09-03 | 株式会社ジェイテクト | Grinding machine |
| DE112017004159T5 (en) | 2016-10-26 | 2019-05-23 | Shigiya Machinery Works, Ltd. | SANDERS |
| JPWO2021166843A1 (en) * | 2020-02-20 | 2021-08-26 | ||
| WO2023175799A1 (en) * | 2022-03-16 | 2023-09-21 | 株式会社ジェイテクト | Grinding machine |
-
1999
- 1999-08-04 JP JP11221622A patent/JP2001038578A/en active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015157345A (en) * | 2014-02-25 | 2015-09-03 | 株式会社ジェイテクト | Grinding machine |
| DE112017004159T5 (en) | 2016-10-26 | 2019-05-23 | Shigiya Machinery Works, Ltd. | SANDERS |
| JPWO2021166843A1 (en) * | 2020-02-20 | 2021-08-26 | ||
| WO2021166843A1 (en) * | 2020-02-20 | 2021-08-26 | ファナック株式会社 | Numerical control device |
| JP7506148B2 (en) | 2020-02-20 | 2024-06-25 | ファナック株式会社 | Numerical Control Device |
| WO2023175799A1 (en) * | 2022-03-16 | 2023-09-21 | 株式会社ジェイテクト | Grinding machine |
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