(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
定周期スキャン実行方式のコントローラのスキャン毎に、位置指令θの推移に応じてＸ軸およびＹ軸の位置指令を生成し、前記位置指令に基づいて位置の追従制御を行うサーボシステムを用いて工具を自由曲線に沿って制御する軌跡制御方法において、
前回スキャンの位置指令Pn-1(xn-1,yn-1)と今回スキャンの位置指令Pn(xn,yn)とから、ＸＹ平面内で∠Pn-1PnQn=直角をなし、補正量がPnQn=△Lとなる位置をQn(xn',yn')としたとき、yn≠yn-1の場合は、xn'=xn+△L・C0Sαn、yn'=yn+△L・sinαn、とし（ただし、αnはＸ軸に対するPnQnの傾きでαn=tan-1(-(xn-xn-1)／(yn-yn-1))）、yn=yn-1の場合は、xn'=xn+O、yn'=yn+△Lとして前記Qn(xn',yn')を求め、新たな前記工具の中心軌跡とすることを特徴とする自由曲線の軌跡補正方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、電子カムを応用した研磨機やロボットなどにおける軌跡制御に係り、特に工具を電子カムが発生する自由曲線に沿って工具位置を制御する軌跡補正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子カムを応用したサーボ系の軌跡制御方法として、図３に示す例が知られている。図３は電子カムにより自由曲線の指令位置Ｘｒｅｆ、Ｙｒｅｆを発生させ、その指令位置にサーボ軸Ｘ，Ｙを追従させることにより自由曲線の軌跡補正を行う例である。まず、図３の構成を説明する。
１０は定周期スキャン実行方式のコントローラ（例えば一般にプログラマブルコントローラＰＬＣと呼称されるもの）、１１、１１Ａはサーボドライバ、１２、１２Ａはサーボモータ、１３、１３Ａはパルスゼネレータ、１４、１４Ａは位置指令発生回路、１５、１５Ａは位置指令から検出された位置を減算する減算部、１６、１６Ａは位置制御ゲイン、１７、１７ＡはＤ／Ａ変換器、１８、１８Ａはパルスゼネレータのパルス信号を積算して、位置信号に変換するカウンタ、２１は位相指令θ（θ＝ωｔ、ωは角速度、ｔは時間）、２２、２２Ａは位置指令、である。なお、各符号の末尾にＡのないものはＸ軸、Ａを付したものはＹ軸に対応している。
つぎに、その作用を説明する。コントローラ１０内では、位相指令２１（θ）の推移に応じて、Ｘ軸、Ｙ軸の位置指令発生回路１４、１４Ａがコントローラ１０のスキャン毎に位置指令２２、２２Ａを出力する。サーボ軸Ｘ、Ｙそれぞれの位置制御ループに各位置指令を与えることにより、軌跡制御を行うことが出来る。この方法によれば、研磨機のグラインダの位置をＸ、Ｙ軸で位置制御する例を挙げると、グラインダ３１は図２に示す自由曲線の軌跡４１を描かせることが出来る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような自由曲線で加工材を加工する場合、加工に使用される工具の径補正を行わなければならないが、図３に示した定周期スキャン実行方式のコントローラを用いた従来の電子カム応用サーボシステムでは、このような工具補正を行う方法がなかった。
また、ＮＣ装置では工具補正が行われているが、ＮＣでは基準となる軌跡、すなわち教示軌跡は直線と円弧の組み合わせで出来ているので、ブロックデータの先読みで予め補正演算された補正軌跡に基づいて軌跡制御されている。
このため、もとの軌跡が図２のような自由曲線の場合は、このようなＮＣの工具補正は処理速度の関係から適用できなかった。
そこで、本発明は、定周期スキャン実行方式のコントローラによる電子カムを応用したサーボシステムの自由曲線に対して工具補正を可能とする方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、本発明における軌跡制御方法は、定周期スキャン実行方式のコントローラのスキャン毎に、位相指令θの推移に応じてＸ軸およびＹ軸の位置指令を生成し、前記位置指令に基づいて位置の追従制御を行うサーボシステムを用いて工具を自由曲線に沿って制御する軌跡制御方法において、
前回スキャンの位置指令Pn-1(xn-1,yn-1)と今回スキャンの位置指令Pn(xn,yn)とから、ＸＹ平面内で∠Pn-1PnQn=直角をなし、補正量がPnQn=△Lとなる位置をQn(xn',yn')としたとき、yn≠yn-1の場合は、xn'=xn+△L・C0Sαn、yn'=yn+△L・sinαn、とし（ただし、αnはＸ軸に対するPnQnの傾きでαn=tan-1(-(xn-xn-1)／(yn-yn-1))）、yn=yn-1の場合は、xn'=xn+O、yn'=yn+△Lとして前記Qn(xn',yn')を求め、新たな前記工具の中心軌跡としたのである。
【０００５】
【作用】
上記手段により、自由曲線に基づいて軌跡制御される工具軌跡の工具径補正や研磨量補正を任意に実施することができる。
【０００６】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。
図１は本発明の実施例で、図３と異なる部分は、Ｘ、Ｙ軸用補正演算部１９、１９Ａと、加算部２０、２０Ａで、他は図３と共通であるので説明は省略する。
図１でコントローラ１０は定周期スキャン実行方式のコントローラとする。
補正が無い場合は、図３と同様に自由曲線４１を描かせることができる。本実施例では、図３の従来技術に対して、以下に説明する原理を利用した軌跡補正機能を追加したものである。その補正の原理はつぎのとおりである。
Ｘ、Ｙ軸位置指令発生回路１４、１４Ａによりスキャン毎に位置指令２２、２２Ａが発生される。このスキャン毎の位置指令について、前スキャンの指令の座標がPn-1（xn-1、yn-1）であったとし、今回スキャンがPn（xn、yn）であるとする。この時、図２のようにグラインダ３１の中心軌跡のＸＹ平面内における法線方向にΔLだけ補正をかけた軌跡の点をQn（xn’、yn’）とすると、つぎのような関係が成立する。
１）yn≠yn-1の場合：
Ｘ軸に対するPnQnの傾きαnは、
tanαn=-（xn-xn-1）/（yn-yn-1）より
αn＝tan-1（-（xn-xn-1）/（yn-yn-1））
（但し研磨量が増す方向への補正の場合0°≦αn＜180°）
となるので、補正をかけた時の新たな座標Qn（xn’、yn’）は、
xn'=xn+ΔL・cosαn
yn'=yn+ΔL・sinαn
（なお、-180°＜αn≦0°でαnを選べば研磨量が減少する方向へも補正をかけることができる）
２）yn=yn-1の場合：
Ｘ軸に対するPnQnの傾きαn=90°となるので、
xn'=xn
yn'=yn+ΔL
したがって、以上の位置関係を利用して、Ｘ、Ｙ軸の位置指令を補正する。
すなわち、図１において、Ｘ軸位置指令発生回路１４から生成されるＸ軸位置指令２２に対しては、Ｘ軸補正演算部１９と加算部２０とにより、Ｘ軸位置指令２３が次式を充たすようにする。
xn'=xn+ΔL・cosαn（yn≠yn-1）
xn'=xn+０         （yn=yn-1）
また、Ｙ軸については、Ｙ軸位置指令発生回路１４Ａから生成されるＹ軸位置指令２２Ａに対しては、Ｙ軸補正演算部１９Ａと加算部２０Ａとにより、Ｙ軸位置指令２３Ａが次式を充たすようにする。
yn'=yn+ΔL・sinαn（yn≠yn-1）
yn'=yn+ΔL        （yn=yn-1）
このような処理をコントローラのスキャン毎に行うことにより、図２の自由曲線４１をΔLだけ補正した自由曲線４２を得ることができる。
【０００７】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、定周期スキャン実行方式のコントローラを用いた電子カム応用のサーボシステムにおいて、推移する位相指令に対応して電子カムで発生させるあらゆる自由曲線に対して軌跡補正機能を実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す図
【図２】自由曲線の軌跡補正を説明するための図
【図３】従来技術の例を示す図
【符号の説明】
１０ コントローラ
１１、１１Ａ サーボドライブ
１２、１２Ａ サーボモータ
１３、１３Ａ パルスゼネレータ
２１ 位相指令
１４1 、１４Ａ 位置指令発生回路
２３、２３Ａ 位置指令
１６、１６Ａ 位置制御ゲイン
１７、１７Ａ Ｄ／Ａ変換器
１８、１８Ａ カウンタ
３１ グラインダ
４１ 基準となる自由曲線の軌跡
４２ 基準となる自由曲線がΔｌだけ補正された自由曲線の軌跡
【図１】
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【図２】
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【図３】
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