JP2006341358A - 主軸の回転に同期させて工具を往復運動させる工作機械の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転中心が偏心した工作物の加工を高精度で実現する。
【解決手段】工作物の仕上形状と工具の磨耗量に基づいて、主軸回転角に対する工具の送り量を規定する理論プロファイルデータを演算する。この理論プロファイルデータに基づいて空運転又はスパークアウト運転を行い、この運転時における指令値に対する工具の現実の位置の追従偏差を主軸回転角に対する第１加工誤差分布として求める。第１加工誤差分布に基づいて理論プロファイルデータを補正して第１補正プロファイルデータを求める。第１補正プロファイルデータにより工作物を加工して、その加工された工作物の形状を測定して、第１補正プロファイルデータに対する加工誤差の主軸回転角に対する第２加工誤差分布を求める。第１加工誤差分布と第２加工誤差分布との和である全加工誤差分布に基づいて理論プロファイルデータを補正して指令プロファイルデータを求める。このデータにより加工する。
【選択図】図２−Ａ

Description

本発明は、主軸の回転に同期させて工具を往復運動させて工作物を加工する工作機械の制御装置に関する。

従来より、下記特許文献１に記載されているように、クランクピンやカムなどのように回転中心が偏心している工作物を加工する工作機械として、主軸の回転角に工具の送り位置を同期制御する工作機械が知られている。たとえば、クランクピンを砥石車により研削する研削機械においては、主軸により回転される工作物の外形に接触する砥石車の移動軌跡を主軸回転角に対して求めて、この移動軌跡を理論プロファイルデータとして、この理論プロファイルデータに従って砥石車を移動させて工作物を研削することが行われている。そして、工作物を研削した後に、工作物の外形形状を実際に測定して、主軸回転角に関する加工誤差分布を求め、この加工誤差分布に基づいて、理論プロファイルデータを補正して、この補正されたプロファイルデータに基づいて、砥石車の送り量を制御することが行われている。

特許第３１２０５９７号

しかしながら、加工の進行に伴い砥石車が磨耗すると砥石径が変化するので、理論プロファイルデータは再計算されるが、上記の加工誤差分布は同一種類の工作物を加工する限り一度だけ測定されるだけである。サーボモータには砥石車の位置により変化するリップルがあり、機械的摩擦が砥石車の送り軸の位置によって変化するため、砥石径が変化すると、砥石車の往復運動の範囲が変化することになるために、加工誤差分布が変化することになる。このため、上記の加工形状を測定して加工誤差分布を測定して、この加工誤差分布に基づいて、理論プロファイルデータを補正する方法では、砥石車などの工具の磨耗の進行により、工作物の仕上げ精度が低下するという問題がある。

一方、砥石車の径が変化する度に、工作物の仕上げ形状を測定して加工誤差分布を測定して、理論プロファイルデータを補正するとすると、加工誤差分布の測定を頻繁に行わなければならず、製造効率上問題となる。

そこで、本発明は、上記の課題を解決するために成されたものであり、その目的は、工具の磨耗量、すなわち、工具の移動範囲の位置に依存する加工誤差成分と、それに依存しない加工誤差成分とに分けて、加工誤差分布を管理することで、工具の磨耗に応じて、それに依存した加工誤差成分のみを求めて、それに応じて指令プロファイルデータを求めるようにすることで、加工精度の向上と加工効率の向上を図ることである。

上記の課題を解決するためには、以下の手段が有効である。
請求項１の発明は、工作物を主軸を中心として回転させ、工具を主軸の回転に同期させて送り制御する加工方法において、主軸回転角に対する工具の送り量を規定する理論プロファイルデータに対する主軸回転角に関する全加工誤差分布を、実質的に加工負荷が存在しない場合に発生する第１加工誤差分布と、実際に加工を行う時の加工負荷に起因して発生する第２加工誤差分布との２成分に分け、工具の磨耗量が所定値を越える度に第１加工誤差分布を求め、第２加工誤差分布は加工条件が変化しない限り一定として、第１加工誤差分布と第２加工誤差分布の和として全加工誤差分布を求め、その全加工誤差分布により理論プロファイルデータを補正して、工具の指令送り量を規定する指令プロファイルデータを求め、この指令プロファイルデータに基づいて、工作物を加工することを特徴とする加工方法である。

本発明および以下の発明において、工作物は、例えば、クランクピン、カムなど、主軸が工作物に対して偏心した位置に存在するものが対象となる。また、加工は、特に限定されないが、一般的には、主軸回転角に同期して送り量が同期制御される砥石車を用いた数値制御研削盤であるが、送り量が主軸回転角に対して同期制御されるものであれば、その他の工具を用いた工作機械にも適用可能である。要するに、本発明は、工具の送り量が主軸回転角に対して同期制御され、工具が磨耗することで、工具の移動範囲が変化するような工作機械に適用可能である。

全加工誤差分布は、工作物の仕上げ形状の理論形状に対する主軸回転角に関する誤差分布である。第１加工誤差分布は、実質的に無負荷状態（空運転やスパークアウト）においても、発生する誤差分布である。この第１加工誤差分布は、サーボモータのリップルや工具送り軸の機械摩擦に依存して変化するため、工具の移動範囲、すなわち、工具の磨耗量に依存して変化する誤差分布である。第２加工誤差分布は、加工負荷に応じて変化する誤差分布であり、工作物の材質（剛性）や工具の種類により変化するものであり、工具の移動範囲によっては変化しない加工誤差分布である。

本発明は、全加工誤差分布を第１加工誤差分布と第２加工誤差分布との２成分に分けたところが特徴である。そして、第１加工誤差分布を測定して、一定に保持されると仮定される第２加工誤差分布に加算して、全加工誤差分布を求めて、この全加工誤差分布に基づいて理論プロファイルデータを補正して、工具の送り量を現実に指令する指令プロファイルデータを求めるようにしたことが特徴である。このように構成することで、工具の移動範囲が変化したとしても、正確に誤差の補正が行われるので、加工精度が向上する。
なお、第１加工誤差分布は、工具の磨耗量が所定値を越える度に測定しても、所定時間間隔で測定しても、所定研削回数毎に測定しても、その測定タイミングは任意である。さらに、全加工誤差分布は、工作物の仕上げ形状を測定することで求められる。また、第１加工誤差分布は、一例としては、サーボ系の追従遅れ偏差を測定することで求められる。第２加工誤差分布は、直接的に、測定しても良いが、全加工誤差分布から第１加工誤差分布を減算して求めても良い。加工負荷が変化しない加工期間においては、加工誤差が変化するのは、第１加工誤差分布であるので、工具の磨耗量が所定値を越える毎に、第１加工誤差分布の変化量を求めて、その変化量に応じて、全加工誤差分布を補正するようにしても良い。また、その変化量に応じて、前回の指令プロファイルデータを直接補正するようにしても、理論プロファイルデータを補正された全加工誤差分布で補正することと等価であり、本請求項の範囲に含まれる。

請求項２の発明は、第１加工誤差分布は、理論プロファイルデータに基づいて空運転又はスパークアウト運転を行い、この運転時における指令値に対する工具の現実の位置の追従偏差の主軸回転角に対する追従偏差分布であることを特徴とする請求項１に記載の加工方法である。
この方法により、工具の移動範囲の存在位置に依存して変化する加工誤差成分を求めることができる。

請求項３の発明は、工作物を主軸を中心として回転させ、工具を主軸の回転に同期させて送り制御する工作機械の制御装置において、工作物の仕上形状と工具の磨耗量に基づいて、主軸回転角に対する工具の送り量を規定する理論プロファイルデータを演算する理論プロファイルデータ演算手段と、この理論プロファイルデータに基づいて空運転又はスパークアウト運転を行い、この運転時における指令値に対する工具の現実の位置の追従偏差を主軸回転角に対する第１加工誤差分布として求める第１加工誤差分布演算手段と、この第１加工誤差分布に基づいて、工作物を加工する時の主軸回転角に対する工具の送り量を規定する指令プロファイルデータを求める指令プロファイルデータ演算手段と、この指令プロファイルデータに基づいて、工作機械を制御することを特徴とする工作機械の制御装置である。

第１加工誤差分布が、工具の移動範囲の位置に応じて変化する分布である。例えば、工作物の形状や材質が変化しないのであれば、加工負荷は一定と考えられるので、工具の磨耗に応じて、第１加工誤差分布のみが変化する。よって、第１加工誤差分布を測定して、その分布に応じて、指令プロファイルデータを求めることで、工具が磨耗しても、加工精度の低下が防止できる。なお、第１加工誤差分布は、工具の磨耗量が所定値を越える度に測定しても、所定時間間隔で測定しても、所定研削回数毎に測定しても、その測定タイミングは任意である。

請求項４の発明は、第１加工誤差分布に基づいて理論プロファイルデータを補正して第１補正プロファイルデータを求める第１補正プロファイルデータ演算手段と、その第１補正プロファイルデータにより工作物を加工して、その加工された工作物の形状を測定して、第１補正プロファイルデータに対する加工誤差の主軸回転角に対する第２加工誤差分布を求める第２加工誤差分布演算手段とを有し、指令プロファイルデータ演算手段は、第１加工誤差分布と第２加工誤差分布との和である全加工誤差分布に基づいて理論プロファイルデータを補正して指令プロファイルデータを求める手段であることを特徴とする請求項３に記載の工作機械の制御装置である。

第２加工誤差分布は、工具の移動範囲の存在位置によっては変化しない成分である。この第２加工誤差分布を第１補正プロファイルデータに基づいて加工した工作物の外形を測定することで、加工誤差を測定するようにしたことが特徴である。そして、加工負荷などの加工条件が変化しない期間では、第２加工誤差分布は、変化しないものとして、工具の磨耗量が所定値を越える度に、第１加工誤差分布を求めて、全加工誤差分布に基づいて、指令プロファイルデータを求めるようにしたことが特徴である。すなわち、指令プロファイルデータは、例えば、工具の磨耗量が所定値を越える度などの、任意のタイミングで測定される第１加工誤差分布に応じて補正されることになる。

請求項５の発明は、理論プロファイルデータを用いて工作物を加工して、その加工された工作物の形状を測定して、理論プロファイルデータに対する加工誤差の主軸回転角に対する全加工誤差分布を求める全加工誤差分布演算手段と、全加工誤差分布から第１加工誤差分布を減算した分布を第２加工誤差分布として求める第２加工誤差分布演算手段とを有し、指令プロファイルデータ演算手段は、第１加工誤差分布と第２加工誤差分布との和である全加工誤差分布に基づいて理論プロファイルデータを補正して指令プロファイルデータを求める手段であることを特徴とする請求項３に記載の工作機械の制御装置である。

第２加工誤差分布を求める方法が請求項４の発明と異なる。本請求項では、加工形状を測定して、理論プロファイルデータに対する全加工誤差分布が測定される。第２加工誤差分布は、その全加工誤差分布から第１加工誤差分布を減算した分布として求められる。加工負荷が一定の期間においては、第２加工誤差分布が一定として、工具の磨耗量に応じて、第１加工誤差分布が測定されて、その第１加工誤差分布の反映された全加工誤差分布に応じて、指令プロファイルデータが演算されることが特徴である。

請求項６の発明は、指令プロファイルデータ演算手段は、指令プロファイルデータを、追従偏差分布の前回の追従偏差分布に対する偏差分布と、工具の磨耗量に応じて変化する理論プロファイルデータの偏差とに基づいてに基づいて補正する手段であることを特徴とする請求項３に記載の工作機械の制御装置である。
すなわち、ある種類の工作物を加工する場合に、一度、全加工誤差分布を測定して、指令プロファイルデータを求めておけば、第１加工誤差分布の変化量と理論プロファイルデータの変化量だけ、前回の指令プロファイルデータを補正しても、結果的に、請求項４、５と同様な結果を得ることができる。

請求項１の発明によると、第１加工誤差分布が求められ、この加工分布に基づいて指令プロファイルデータを求めているので、工具の移動範囲の存在位置が変化しても、その変化に基づく加工誤差の補正が行われる。すなわち、サーボモータのリップルや工具の送り軸の機械的摩擦によって生じる、工具の移動範囲の存在位置に依存した送り量の誤差が補正されることになる。したがって、工具の磨耗が進行しても、精度の高い加工を行うことが可能となる。

請求項２の発明によると、第１加工誤差分布を、理論プロファイルデータに基づいて空運転又はスパークアウト運転を行い、この運転時における指令値に対する工具の現実の位置の追従偏差の主軸回転角に対する追従偏差分布として求めているので、第１加工誤差分布を自動的に求めることが可能となる。

請求項３の発明によると、理論プロファイルデータに基づいて空運転又はスパークアウト運転を行い、この運転時における指令値に対する工具の現実の位置の追従偏差を主軸回転角に対する第１加工誤差分布として求め、この第１加工誤差分布に基づいて、指令プロファイルデータを求めているので、工具の移動範囲の存在位置が変化しても、その変化に基づく加工誤差の補正が行われる。すなわち、サーボモータのリップルや工具の送り軸の機械的摩擦によって生じる、工具の移動範囲の存在位置に依存した送り量の誤差が補正されることになる。したがって、工具の磨耗が進行しても、精度の高い加工を行うことが可能となる。

請求項４の発明は、第２加工誤差分布を工作物の仕上げ形状の測定から求めるものであり、請求項５の発明は、全加工誤差分布を工作物の仕上げ形状の測定から求めるものである。いずれの発明も、工具の磨耗が進行するに連れて工具の移動範囲の存在位置が変化するが、この変化に依存する第１加工誤差分布が測定されて、その第１加工誤差分布に基づいて指令プロファイルデータが補正されるので、請求項３の発明と同様に、工具の移動範囲の存在位置が変化しても、その変化に基づく加工誤差の補正が行われる。すなわち、サーボモータのリップルや工具の送り軸の機械的摩擦によって生じる、工具の移動範囲の存在位置に依存した送り量の誤差が補正されることになる。したがって、工具の磨耗が進行しても、精度の高い加工を行うことが可能となる。

請求項６の発明は、指令プロファイルデータを、追従偏差分布の前回の追従偏差分布に対する偏差分布と、工具の磨耗量に応じて変化する理論プロファイルデータの偏差とに基づいてに基づいて補正している。すなわち、第１加工誤差分布の差分分布だけ、前回の指令プロファイルデータを補正することになり、請求項３と同様に、工具の移動範囲の存在位置が変化しても、その変化に基づく加工誤差の補正が行われる。すなわち、サーボモータのリップルや工具の送り軸の機械的摩擦によって生じる、工具の移動範囲の存在位置に依存した送り量の誤差が補正されることになる。したがって、工具の磨耗が進行しても、精度の高い加工を行うことが可能となる。

以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明する。
ただし、本発明の実施形態は、以下に示す個々の実施例に限定されるものではない。

図１は、本実施例の研削盤１００のハードウェア構成図である。本実施例においては、鉛直方向上向きをｙ軸方向の正の向きとする右手系の直交座標系を用いている。従って、ＸＺ平面は水平面となっている。Ｘ軸の原点は、主軸軸線にとられている。
水平な床面上に設置された研削盤１００のベッド３６上には、モータ２４の駆動によりＺ軸方向に移動するテーブル４０が設けられている。

モータ２４、２８の回転量は各々エンコーダ２２、２６により検出される。テーブル４０には主軸３１を有する主軸台３０と、センタ３８を有する心押台４２とが設けられており、心押台４２のセンタ３８と主軸３１の先端に設けられたチャック３２とにより、工作物Ｗが主軸中心を回転軸（Ｃ軸）として回転自在に取付けられている。主軸３１は、モータ２８の駆動によりチャック３２を介して工作物Ｗを回転させる。

ベッド３６上には、モータ５４の駆動によりＸ軸方向に移動する砥石台４８が設けられている。モータ５４の回転量はエンコーダ５２により検出される。砥石台４８の側面には砥石車４４が設けられており、モータ５０の駆動によりこの砥石車４４の周囲一周に渡って配設された砥石４６（工具）が回転する。またベッド３６上には、砥石車４４に対向して定寸装置７０が設けられている。定寸装置７０はＸ軸方向に移動し、工作物Ｗの円筒部分の外径等の測定に用いられる。

数値制御装置１０は、メモリ１（記憶手段）と、ＣＰＵ２（演算手段）と、インタフェース（Ｉ／Ｆ）３、４とから構成されている。Ｉ／Ｆ３は、キーボードやディスプレイ等から成る入出力装置１２とＣＰＵ２とのデータの送受信を仲介する。
Ｉ／Ｆ３は、ＰＬＣ１４、アンプ１６、砥石台移動モータ駆動回路１８、テーブル移動モータ駆動回路１９、及び主軸モータ駆動回路２０とのデータの送受信を仲介する。プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）１４は、定寸装置７０の制御を行う。アンプ１６は、定寸装置７０の出力を増幅し、Ａ／Ｄ変換する。

砥石台移動モータ駆動回路１８、テーブル移動モータ駆動回路１９、及び主軸モータ駆動回路２０は、各々Ｘ軸、Ｚ軸、Ｃ軸（回転軸）の各駆動信号を増幅、或いは、サーボ制御する。これらの駆動回路は、ＣＰＵを内蔵したサーボ制御装置により構成しても良い。

この様に研削盤１００を構成し、Ｃ軸（主軸）周りの回転運動と、Ｃ軸に対して垂直なＸ軸方向の砥石台の平行移動運動とを正確に同期させることにより、偏心した円筒ピン（工作物Ｗ）の偏心円筒研削加工を行う。

次に、数値制御装置１０のＣＰＵ２の処理手順について図２を参照して説明する。
ステップ１００において、理論プロファイルデータが演算される。これは、回転中心が偏心した位置にある仕上げ形状の工作物を主軸の回りに回転させた時に、砥石４６がこの工作物と接触するようにした砥石４６の位置座標Ｘを主軸回転角θを変数として求めることにより得られる。以下、主軸回転角θと、この時の砥石４６のＸ座標との関係Ａ（θ）を理論プロファイルデータという。ただし、Ｘ座標の負の方向を切り込み方向とし、Ｘ座標が正方向に大きい程、工作物の研削点における径が大きくなる。

次に、ステップ１０２において、この理論プロファイルデータＡ（θ）に従って、砥石４６を空運転させる。次に、ステップ１０４において、エンコーダ５２の出力から砥石４６の現実の位置Ｘと、エンコーダ２６の出力から主軸回転角θとの関係（以下、この関係をＢ（θ）で示す）を得る。次に、ステップ１０６において、現実の位置Ｂ（θ）の理論プロファイルデータＡ（θ）に対する偏差Δ１（θ）が、Δ１（θ）＝Ｂ（θ）−Ａ（θ）により演算される。次に、ステップ１０８において、第１補正プロファイルデータＣ（θ）が、Ｃ（θ）＝Ａ（θ）−Δ１（θ）により、演算される。すなわち、現実の砥石車の位置Ｂ（θ）が理論位置よりも大きい場合には、工作物の径が大きくなるので、その誤差分Δ１（θ）だけ、理論値Ａ（θ）を減算補正して、第１補正プロファイルデータを求めることが必要となる。この時の補正の関係を図３に示す。

次に、ステップ１１０において、その第１補正プロファイルデータＣ（θ）により、工作物が加工される。次に、ステップ１１２において、加工された工作物の外形が測定されて、その外形形状が入力される。そして、理論プロファイルデータを求める場合と同様にして、幾何学的な考察から、その外形形状と接触する砥石４６のＸ座標を主軸回転角θに関して求めることで、その外形形状に対応した砥石４６のＸ座標に変換した実プロファイルデータＤ（θ）が求められる。

次に、ステップ１１４において、第１補正プロファイルデータＣ（θ）に対する実プロファイルデータＤ（θ）の偏差である第２加工誤差分布Δ２（θ）が、Δ２（θ）＝Ｄ（θ）−Ｃ（θ）により求められる。次に、ステップ１１６において、全加工誤差分布Δ（θ）がΔ１（θ）＋Δ２（θ）により演算される。次に、ステップ１１８において、指令プロファイルデータＥ（θ）が、Ａ（θ）−Δ（θ）により求められる。すなわち、全加工誤差分布Δ（θ）が大きいことは、現実の砥石４６の位置は、理論形状を得る砥石４６の位置よりもＸ軸の正方向に進んでいることを意味している。したがって、その全加工誤差分布Δ（θ）だけ、理論プロファイルデータＡ（θ）を減算補正して、指令プロファイルデータＥ（θ）を求め、その指令プロファイルデータＥ（θ）で加工することで、現実の砥石４６の現実の位置を理論プロファイルデータＡ（θ）で与えられる位置にする必要がある。この時の各量の関係を図３に示す。

次に、ステップ１２０において、この指令プロファイルデータＥ（θ）を用いて、実際に、砥石４６のＸ座標を主軸回転角θに対して同期制御しながら、工作物を加工する。次に、ステップ１２２において、砥石磨耗量ｈが所定値Ｔｈを超えたか否かが判定される。砥石磨耗量ｈは、砥石４６の先端位置を実際に測定することにより、磨耗量ｈを得ることができる。砥石磨耗量ｈが所定値Ｔｈを超えた場合には、ステップ１２４において、砥石磨耗量ｈを０に初期設定した後、砥石径が変化したので、その砥石径と工作物の仕上げ形状とから、ステップ１００と同様にして、理論プロファイルデータＡ（θ）が計算される。次に、ステップ１２６において、ステップ１０２と同様にして、その理論プロファイルデータＡ（θ）に基づいて、砥石４６の送り量が同期制御される。次に、ステップ１２８において、ステップ１０４と同様にして、エンコーダ５２、２６から、現実の位置Ｘと主軸回転角θを入力して、それらの関係Ｂ（θ）が求められる。次に、ステップ１３０において、ステップ１０６と同様にして、第１加工誤差分布Δ１（θ）がＢ（θ）−Ａ（θ）により求められる。

次に、ステップ１３２において、工作物の剛性などの加工条件が変化したか否かが判定され、加工条件が変化していなければ、ステップ１３４において、全加工誤差分布Δ（θ）が第１加工誤差分布Δ１（θ）と第２加工誤差分布Δ２（θ）との和により求められる。この時、第２加工誤差分布Δ２（θ）は、変化していないとして、前回までに用いられている値がそのまま用いられる。次に、ステップ１３６において、ステップ１１８と同様にして、指令プロファイルデータＥ（θ）がＡ（θ）−Δ（θ）により演算される。

次に、ステップ１３８に移行して、全加工が終了したか否かが判定され、全加工が終了した場合には、本プログラムは終了される。また、全加工が終了していない場合には、ステップ１２０に戻り、今、求められた指令プロファイルデータＥ（θ）に基づいて、工作物の加工が実行される。そして、ステップ１２２以下が繰り返し実行されることになる。

このステップ１２０〜１３８の繰り返し処理により、砥石磨耗量ｈが所定値Ｔｈを越える毎に、理論プロファイルデータＡ（θ）が演算し直されると共に、空運転により砥石車の現実の位置を示すプロファイルデータＢ（θ）がエンコーダ５２、２６から測定されて、全加工誤差分布Δ（θ）が演算されて、指令プロファイルデータＥ（θ）が演算され、この指令プロファイルデータＥ（θ）に基づく、加工が実行される。したがって、砥石車の磨耗により、砥石車の往復移動する範囲のＸ軸上の存在位置が変化しても、この変化に基づく加工誤差分布Δ１（θ）が補正された結果である指令プロファイルデータＥ（θ）に基づく加工が実施されることになり、工作物の仕上げ形状からこの誤差成分が除去されることになり、加工精度が向上する。

一方、ステップ１３２において、加工条件が変化したと判定された場合には、第２加工誤差分布Δ２（θ）も変化することを意味しているので、ステップ１０８から処理が繰り返される。すなわち、第２加工誤差分布Δ２（θ）が測定されて、この第２加工誤差分布Δ２（θ）も考慮して、理論プロファイルデータＡ（θ）を補正した指令プロファイルデータＥ（θ）が演算され、これに基づいて、工作物が加工されることになる。したがって、工作物の剛性などが変化して加工条件が変化した場合であっても、それに基づく加工誤差分布が補償された加工が実行される。

なお、上記のステップ１２４で、砥石磨耗量が所定値を超えた場合に、理論プロファイルデータＡ（θ）を演算して、第１加工誤差分布Δ１（θ）を求めているが、理論プロファイルデータＡ（θ）の演算は、砥石磨耗量がこの所低値よりももっと小さい値を超えた時に行っても良い。この場合に、指令プロファイルデータＥ（θ）は、Ａ（θ）−Δ（θ）で演算することになる。ただし、全加工誤差分布Δ（θ）は、変化していないものとして演算されることになる。

ステップ１０２、１２６では、理論プロファイルデータＡ（θ）で砥石を空運転して、現実のプロファイルデータＢ（θ）を取得しているが、工作物の仕上げ加工時のスパークアウト時にエンコーダ５２、２６からＸ座標と主軸回転角θとを取得して、Ｂ（θ）を得るようにしても良い。

本実施例でのＣＰＵ２の処理手順を図４−Ａに示す。実施例１と異なる点は、第２加工誤差分布Δ２（θ）と全加工誤差分布Δ（θ）の求め方である。ステップ２００〜２０６は、図２−Ａのステップ１００〜１０６と同一である。ステップ２０８では、理論プロファイルデータＡ（θ）により、工作物を現実に加工して、ステップ２１０において、加工された工作物の形状が入力されて、対応する実プロファイルデータＦ（θ）が演算される。この演算は、図２−Ａのステップ１１２の演算方法と同一である。次に、ステップ２１２において、全加工誤差分布Δ（θ）がＦ（θ）−Ａ（θ）で演算される。すなわち、工作物の外形を測定して得られた実プロファイルデータＦ（θ）の理論プロファイルデータＡ（θ）に対する偏差が、全加工誤差分布Δ（θ）を与えることになる。次に、ステップ２１４において、第２加工誤差分布Δ２（θ）が、Δ（θ）−Δ１（θ）により演算される。このようにして、第１加工誤差分布Δ１（θ）と、第２加工誤差分布Δ２（θ）とを求めても良い。

第１加工誤差分布Δ１（θ）と、第２加工誤差分布Δ２（θ）とが求められた後の処理ステップ２１８〜２３８は、図２−Ｂのステップ１１８〜１３８と全く同一である。このようにして指令プロファイルデータを得ることができる。

実施例１又は実施例２の方法により、全加工誤差分布Δ（θ）が求められて、指令プロファイルデータＥ（θ）が求められる。ステップ１１８、ステップ２１８までは、実施例１又は実施例２と同様に実行される。そして、砥石の磨耗量ｈが所定値Ｔｈを超えた時には、実施例１および実施例２と同様にして、第１加工誤差分布Δ１（θ）が求められる。そして、この新たに求められた第１加工誤差分布Δ１_new （θ）の前回求められた第１加工誤差分布Δ１_old （θ）に対する偏差δ１（θ）が演算される。そして、今回の指令プロファイルデータＥ_new （θ）を、指令プロファイルデータＥ_old （θ）＋δＡ（θ）−δ１（θ）により求める。ただし、δＡ（θ）＝Ａ_new （θ）−Ａ_old （θ）であり、Ａ_new （θ）は今回の理論プロファイルデータであり、Ａ_old （θ）は前回の理論プロファイルデータである。また、指令プロファイルデータＥ_old （θ）は前回の指令プロファイルデータである。

すなわち、
Ｅ_new （θ）＝Ａ_new （θ）−Δ_new （θ）
Ｅ_old （θ）＝Ａ_old （θ）−Δ_old （θ）
よって、
Ｅ_new （θ）−Ｅ_old （θ）＝Ａ_new （θ）−Ａ_old （θ）−｛Δ_new （θ）−Δ_old （θ）｝
Δ２（θ）は変化しないから、
Δ_new （θ）−Δ_old （θ）＝Δ１_new （θ）−Δ１_old （θ）＝δ１（θ）
である。
よって、
Ｅ_new （θ）−Ｅ_old （θ）＝δＡ（θ）−δ１（θ）
となり、
Ｅ_new （θ）＝Ｅ_old （θ）＋δＡ（θ）−δ１（θ）
で演算される。

よって、実施例３のようにしても、指令プロファイルデータＥ（θ）を求めることができる。

請求項３の理論プロファイルデータ演算手段は、ＣＰＵ２、メモリ１と、上記ステップ１００、１２４の処理機能により実現される。第１加工誤差分布演算手段は、ＣＰＵ２、メモリ１と、上記ステップ１０２、１０４、１０６、１２６、１２８、１３０の処理機能により実現される。また、第１補正プロファイルデータ演算手段は、ＣＰＵ２、メモリ１と、上記ステップ１０８の機能処理により実現される。請求項４の第２加工誤差分布演算手段は、ＣＰＵ２、メモリ１と、上記ステップ１１０、１１２、１１４の処理機能により実現される。また、請求項４の指令プロファイルデータ演算手段は、ＣＰＵ２、メモリ１と、上記ステップ１１６、１１８、１３４、１３６の処理機能により実現される。

また、請求項５の全加工誤差分布演算手段は、ＣＰＵ２、メモリ１と、上記ステップ２０８、２１０、２１２の処理機能により実現される。また、請求項５の第２加工誤差分布演算手段は、ＣＰＵ２、メモリ１と、上記ステップ２１４の処理機能により実現される。また、請求項５の指令プロファイルデータ演算手段は、ＣＰＵ２、メモリ１と、上記ステップ２１８、２３４、２３６の処理機能により実現される。

また、請求項３の指令プロファイルデータ演算手段は、上記の実施例１〜３における指令プロファイルデータの演算機能により実現される。ただし、請求項３では、第１加工誤差分布を求めて、この第１加工誤差分布に基づいて指令指令プロファイルデータを演算することが特徴であるので、実施例１〜３以外の方法をも含むものである。

また、方法発明は、上記の実施例の装置により、実現されるものである。

本発明は、クランクピンやカムなどの回転軸が偏心した位置にある工作物を加工する装置に有効である。

本発明の具体的な一実施例に係る数値制御装置を有した研削盤の構成図。 本発明の実施例１に係る数値制御装置による処理手順を示したフローチャート。 本発明の実施例１に係る数値制御装置による処理手順を示したフローチャート。 本発明の実施例１に係る数値制御装置による指令プロファイルデータの補正の方法を説明した説明図。 本発明の実施例２に係る数値制御装置による処理手順を示したフローチャート。 本発明の実施例２に係る数値制御装置による処理手順を示したフローチャート。

符号の説明

１０…数値制御装置
４４…砥石車
４６…砥石
２８、５４…モータ
２６、５２…エンコーダ
３１…主軸

Claims (6)

1. 工作物を主軸を中心として回転させ、工具を主軸の回転に同期させて送り制御する加工方法において、
   主軸回転角に対する工具の送り量を規定する理論プロファイルデータに対する主軸回転角に関する全加工誤差分布を、実質的に加工負荷が存在しない場合に発生する第１加工誤差分布と、実際に加工を行う時の加工負荷に起因して発生する第２加工誤差分布との２成分に分け、
   前記第１加工誤差分布を求め、前記第２加工誤差分布は加工条件が変化しない限り一定として、前記第１加工誤差分布と前記第２加工誤差分布の和として前記全加工誤差分布を求め、その全加工誤差分布により前記理論プロファイルデータを補正して、工具の指令送り量を規定する指令プロファイルデータを求め、この指令プロファイルデータに基づいて、工作物を加工することを特徴とする加工方法。
2. 前記第１加工誤差分布は、前記理論プロファイルデータに基づいて空運転又はスパークアウト運転を行い、この運転時における指令値に対する工具の現実の位置の追従偏差の主軸回転角に対する追従偏差分布であることを特徴とする請求項１に記載の加工方法。
3. 工作物を主軸を中心として回転させ、工具を主軸の回転に同期させて送り制御する工作機械の制御装置において、
   工作物の仕上形状と工具の磨耗量に基づいて、主軸回転角に対する工具の送り量を規定する理論プロファイルデータを演算する理論プロファイルデータ演算手段と、
   この理論プロファイルデータに基づいて空運転又はスパークアウト運転を行い、この運転時における指令値に対する工具の現実の位置の追従偏差を主軸回転角に対する第１加工誤差分布として求める第１加工誤差分布演算手段と、
   この第１加工誤差分布に基づいて、前記工作物を加工する時の主軸回転角に対する工具の送り量を規定する指令プロファイルデータを求める指令プロファイルデータ演算手段と、
   この指令プロファイルデータに基づいて、工作機械を制御することを特徴とする工作機械の制御装置。
4. 前記第１加工誤差分布に基づいて前記理論プロファイルデータを補正して第１補正プロファイルデータを求める第１補正プロファイルデータ演算手段と、
   その第１補正プロファイルデータにより工作物を加工して、その加工された工作物の形状を測定して、前記第１補正プロファイルデータに対する加工誤差の主軸回転角に対する第２加工誤差分布を求める第２加工誤差分布演算手段と
   を有し、
   前記指令プロファイルデータ演算手段は、前記第１加工誤差分布と前記第２加工誤差分布との和である全加工誤差分布に基づいて前記理論プロファイルデータを補正して前記指令プロファイルデータを求める手段である
   ことを特徴とする請求項３に記載の工作機械の制御装置。
5. 前記理論プロファイルデータを用いて工作物を加工して、その加工された工作物の形状を測定して、前記理論プロファイルデータに対する加工誤差の主軸回転角に対する全加工誤差分布を求める全加工誤差分布演算手段と、
   前記全加工誤差分布から前記第１加工誤差分布を減算した分布を第２加工誤差分布として求める第２加工誤差分布演算手段と、
   を有し、
   前記指令プロファイルデータ演算手段は、前記第１加工誤差分布と前記第２加工誤差分布との和である全加工誤差分布に基づいて前記理論プロファイルデータを補正して前記指令プロファイルデータを求める手段である
   ことを特徴とする請求項３に記載の工作機械の制御装置。
6. 前記指令プロファイルデータ演算手段は、前記指令プロファイルデータを、前記追従偏差分布の前回の追従偏差分布に対する偏差分布と、工具の磨耗量に応じて変化する理論プロファイルデータの偏差とに基づいて補正する手段であることを特徴とする請求項３に記載の工作機械の制御装置。

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