JPH04129602A - 非真円創成装置 - Google Patents

非真円創成装置

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JPH04129602A
JPH04129602A JP2253171A JP25317190A JPH04129602A JP H04129602 A JPH04129602 A JP H04129602A JP 2253171 A JP2253171 A JP 2253171A JP 25317190 A JP25317190 A JP 25317190A JP H04129602 A JPH04129602 A JP H04129602A
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radius
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workpiece
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Kazuhiko Sugita
和彦 杉田
Norio Sakakibara
榊原　則夫
Toshihiro Takahashi
俊博 高橋
Nobumitsu Hori
伸充 堀
Yoichi Yamakawa
陽一 山川
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Toyoda Koki KK
Original Assignee
Toyoda Koki KK
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、工作物を非真円形状に切削加工する非真円創
成装置に関するものである。
［従来の技術ｊ 非真円創成装置において、加工データである工作物の非
真円形状はフーリエ級数により与えられる。これは、切
削工具を圧電アクチュエータとりニアモータの２つのア
クチュエータの複合動作により進退駆動して非真円形状
に切削加工する場合、それぞれ２つのアクチュエータが
担当すべき動作の分配を容易に決定できることと、サー
ボ系の動作特性の改善を容易に行うことができる、とい
う２つの利点があるからである。
［発明が解決しようとする課題」 ところが、非真円創成装置により切削加工される形状は
、図面により工作物の位相角とその位相角における半径
及びその半径に対する許容誤差が１組となった点群のデ
ータにより表される。そして、そのデータは一定の角間
隔５°〜１０°毎に表されるため、フーリエ級数データ
に変更する場合、ます前記位相角間のデータをスプライ
ン補間によって２″個に拡張した後、フーリエ変換して
いる。このフーリエ変換は適当な次数で打ち切るので、
誤差が必然的に生じるが、この誤差と前記した半径に対
する許容誤差とを関係づけることができなかった。この
ため、フーリエ変換により得たデータが位相角によって
は、所定の許容誤差内に入らなくなり必要な精度を確保
できないという問題点があった。
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので
、工作物の非真円形状を表す加工データを周波数間数に
より近似するとともに、その各係数を求める際半径の許
容誤差に基づく重み付けを行うことにより、許容誤差内
に入る周波数関数を演算することができる非真円創成装
置を提供することを目的とするものである。
「課題を解決するための手段」 上記目的を達成するための具体的手段として、工作物の
非真円形状を表す加工データに基づいて、工作物の回転
に同期して切削工具を進退駆動させ工作物を非真円形状
に切削加工する非真円創成装置において、前記加工デー
タを工作物の位相角とその位相角における半径により表
し、これを所定次数の周波数関数により近似して入力す
る加工データ入力手段と、周波数関数の各係数を最小２
乗法により演算する演算手段と、その演算の際半径の許
容誤差に基づいた重み付けをする重み付け手段とを備え
たことを特徴とする非真円創成装置が提供される。
「作用」 上記非真円創成装置によれば、加工データ入力手段によ
り工作物の位相角とその位相角における半径により表さ
れる加工データが、所定次数の周波数関数により近似さ
れて入力され、該周波数関数の各係数を演算手段が最小
２乗法により演算するが、この際重み付け手段により半
径の許容誤差に基づく重み付けがなされて前記各係数が
求められ、周波数関数が演算される。
「実施例」 本発明の実施例を添付図面を参照して説明する。
第１図（ａ）は本発明に係る非真円創成装置における切
削工具の駆動部を示した縦断正面図である。
また第１図（ｂ）は第１図（ａ）ＩＩ−ＩＩ線断面図で
ある。
ベース１０上には、油圧静圧軸受１１を載置固定した固
定基台１２と、リニアモータであるボイスコイルモータ
３１（以下ＶＣＭと略祢する）を載置固定した固定基台
３２とを設ける。油圧静圧軸受１１により断面矩形のラ
ム１３を進退自在に支持する。ラム１３の先端部には、
嵌装孔１４を形成し圧電アクチュエータ１５を嵌装する
とともに、スペーサ１７を介して２枚のダイヤフラム１
８１８を固定し、該ダイヤフラム１８．１８により工具
嵌着部１９を支持する。工具嵌着部には切削工具２０を
嵌着する。そして、前記圧電アクチュエータ１５には押
圧駆動部材２１を当接させるとともに、そのフランジ２
２を前記ダイヤフラム１８に連結し、圧電アクチュエー
タ１５に入力される駆動指令信号に応じて切削工具２０
を進出駆動する。前記２枚のダイヤフラム１８，１８は
圧電アクチュエータ１５の作動により進出した切削工具
２０を後退させる。２３は変位センサであって、圧電ア
クチュエータ１５の作動による切削工具２０の変位を検
出する。ラム１３にはリニアスケール２４を固定し、油
圧静圧軸受１１に固設した読取ヘッド２５を跨装し、ラ
ム１３の変位を検出する。
前記固定基台３２上に載置固定したＶＣＭ３１は、固定
マグネット３３．３３と、ムービングコイル３４．３４
を巻装した可動子３５とから構成され、可動子３５の先
端と前記ラム１３の後端とを直列状に連結する。工作物
Ｗは主軸２６に装架され回転角速度ωで回転する。
尚、第１図（ａ）、（ｂ）では油圧静圧軸受１１に対す
る油圧配管及びＶＣＭ３１駆動用の電源を供給するため
の電気配線等は省略しである。
第２図は、非真円創成装置の制御系を示す概略のブロッ
ク図であって、制御装置４０と前記圧電アクチュエータ
１５の制御系４１及びＶＣＭ３１の制御系４２とからな
り、それぞれバスにより接続されている。
制御装置４０は、中央処理装置ＣＰＵ、データ入出力装
置５１及びメモリ５２等により精成されるコンピュータ
５０により制御されるデータ処理部５３と繰り返し制御
部５５からなる。
データ処理部５３では、まず工作物の非真円形状を表す
加工データを、所定次数の周波数関数で近似する演算処
理が行われる。
第３図はその処理を示したフローチャートである。ステ
ップ１００で、第４図に示すように位相角θ（θ＝ωｔ
）、半径ｒ、半径許容誤差△ｒからなる工作物の非真円
形状を表す点群データが入力される。
ステップ１０１では、前記点群データを近似する所定の
次数の周波数関数が入力される。６次までの周波数関数
とすれば以下の通りである。
ｆ（θ）＝ａ　ｏ＋ａ　＋　ＣＯＳθ＋ｂ＋ｓｌｎθ＋
・＋ａ６ｃｏｓ６θ＋ｂｇｓｉｎ６θ 続いてステップ１０２では、上記周波数関数の各係数を
最小２乗法により求めるため以下のように連立方程式を
たてる。
！　三（ｒヶーｆ（θ、）＋２＝０・・・（１）賢・１
２１ａｅ れン） と１愚、（ｒ・ ｆ（θ、）＋２＝　０ Ｘ’−ｆｒ、−ｆ（θ、））”＝０　・−・（１２＞１
．１θａ。
Ｉ　　８ ；、ｌ；ａｂ−）ｒ、−ｆ　　（θ−）１２＝ｏ　　・
　・　・　（１３）続くステップ１０３で、位相角θイ
における半径ｒｈの許容誤差△ｒ、、に基づいて、重み
Ｗにより重み付けする。例えばＷアー１／△ｒ＋＋とす
れば、上記連立方程式は以下のようになる。
ｋ上−ｗｗｌｒｗ 、、、ａａ。
ｆ（θ、）ｌ”＝０ （２′） ｉ　　つ 、玉、　凪ｗ　、（ｒ　、−ｆ　（θ、＞１２＝ｏ　・
−・（１２’）；、　兆ＶＶ　ｗ　Ｉ　ｒ　ｗ　　ｆ　
（θ、）ｌ”＝０−−−　（１３′）ステップ１０４で
上記連立方程式（１′）〜（１３’）を解いて係数ａ。
、ａ　、、ｂ　、・・・ａ、、ｂ、を求める。
ステップ１０５で上記係数を代入した周波数間数ｆ（θ
）を出力する。そして、該周波数間数ｆ（θ）を周波数
分離器５４により高周波成分と５低周波成分に分離する
。周波数分離器５４からの高周波成分は、圧電アクチュ
エータ１５の制御系４１の指令値用メモリ４３に記憶さ
れる。また、周波数分離器５２からの低周波成分は、Ｖ
ＣＭ３１の制御系４２の指令値用メモリ４６に記憶され
る。前記指令値用メモリ４３に記憶した高周波成分から
なる非真円加工データに基づいて、実際に圧電アクチュ
エータ１５を作動させ、また指令値用メモリ４６に記憶
した低周波成分からなる非真円加工データに基づいて、
実際にＶＣＭ３１を作動させる試し切削動作を行い、そ
れぞれの応答値を応答値用メモリ４４及び４７に記憶す
る。
繰り返し制御部５５では、指令値用メモリ４３及び４６
に配憶した高周波成分と低周波成分の非真円加工データ
の指令値、及び応答値用メモリ４４及び４７に記憶した
高周波成分と低周波成分の応答値とに基づいて、高周波
成分と低周波成分毎にゲインと位相との偏差を算出する
。そして、算出した偏差に基づいて周波数関数の各係数
を補正した後、その高周波成分と低周波成分とを非真円
加工データの指令値として前記指令値用メモリ４３及び
４６にそれぞれ記憶して、補正前の各指令値を更新する
繰り返し制御を行う。
また、圧電アクチュエータ１５の制御系４１は、指令値
用メモリ４３と応答値用メモリ４４とを備え、主軸２６
の回転に基づいて出力される同期信号により、指令値用
メモリ４３に記憶される高周波でストロークの小さなデ
ータに基づく指令値を出力し、圧電アクチュエータ１５
の変位センサ２３からフィードバックされる位置信号と
の偏差である位置偏差信号を、圧電素子駆動用の高圧電
源４５へ出力し圧電アクチュエータ１５を制御する。
ＶＣＭ３１の制御系４２は、前記と同様指令値用メモリ
４６と応答値用メモリ４７とを備え、主軸２６の回転に
基づく同期信号により、指令値用メモリ４６に記憶され
る低周波でストロークの大きいデータに基づく指令値を
出力し、ＶＣＭ３１の変位を読取ヘッド２５から検出し
てフィードバックされる位置信号との偏差である位置偏
差信号を、サーボアンプ４８へ出力してＶＣＭ３１を制
御する。
以上のように、圧電アクチュエータ１５及びＶＣＭ３１
が、それぞれの指令値により制御されるとともに、両者
の作動が複合されて非真円プロフィルデータに即して、
切削工具２００半径方向の刃先位置を制御し非真円形状
を切削加工する。
「発明の効果」 本発明は上記構成を有し、工作物の位相角とその位相角
における半径により表される加工データを、所定次数の
周波数関数により近似するとともに、重み付け手段によ
り半径の許容誤差に基づく重み付けを行って最小２乗法
により前記各係数を求めるものであるので、前記許容誤
差内に入る周波数関数を演算することができ、周波数関
数の次数を可能な限り低次に押さえて、加速度及び加速
度変動を小さくすることができる周波数関数を決定でき
る。また、半径の許容誤差に基づく重み付けを行うこと
により、低次の周波数関数でも点群データの許容誤差内
を通過させることができる等の効果がある。
【図面の簡単な説明】 添付図面第１図（ａ）は切削工具の駆動部を示した縦断
正面図、第１図（ｂ）は第１図（ａ）の■−■線切断側
面図、第２図は非真円創成装置の制御系の概略を示すブ
ロック図、第３図はデータ処理部の周波数関数を求める
処理の概略を示したフローチャート、第４図は加工デー
タを示した図である。 １５、、、圧電アクチュエータ、　　２０　、、、切削
工具、　３１　、、、ＶＣＭ（リニアモータ）、　４０
．。 制御装置、 ５３、、、データ処理部、　Ｗ９．工作物。 代 理 人

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 工作物の非真円形状を表す加工データに基づいて、工作
    物の回転に同期して切削工具を進退駆動させ工作物を非
    真円形状に切削加工する非真円創成装置において、 前記加工データを工作物の位相角とその位相角における
    半径により表し、これを所定次数の周波数関数により近
    似して入力する加工データ入力手段と、周波数関数の各
    係数を最小２乗法により演算する演算手段と、その演算
    の際半径の許容誤差に基づいた重み付けをする重み付け
    手段とを備えたことを特徴とする非真円創成装置。
JP2253171A 1990-09-20 1990-09-20 非真円創成装置 Pending JPH04129602A (ja)

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EP0476678A3 (en) 1994-09-21
EP0476678A2 (en) 1992-03-25
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