JP2004243419A - 刃物台の停止位置制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ＮＣ工作機械の刃物台が早送り移動ないし原点復帰移動して所定位置（原点位置を含む）で停止する際の制御方法に関するもので、工作機械の消費電力の低減及び熱変形による加工誤差の低減を図ることを課題とする。
【解決手段】サーボモータによって駆動されて傾斜ガイドに沿って上下方向に移動する刃物台の停止制御において、当該刃物台を上動方向に移動して停止する際に、所望の停止位置を越えて上動した後その越えた分を下動して停止させる。前記の停止位置を越える上動距離は、実用的には数十ミクロンからサブミクロン台の距離である。複数の刃物台を備えた工作機械において、より大きな電力消費及び機械温度の低減効果が得られる。
【選択図】 図３
【解決手段】サーボモータによって駆動されて傾斜ガイドに沿って上下方向に移動する刃物台の停止制御において、当該刃物台を上動方向に移動して停止する際に、所望の停止位置を越えて上動した後その越えた分を下動して停止させる。前記の停止位置を越える上動距離は、実用的には数十ミクロンからサブミクロン台の距離である。複数の刃物台を備えた工作機械において、より大きな電力消費及び機械温度の低減効果が得られる。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
この発明は、ＮＣ工作機械の刃物台が早送り移動ないし原点復帰移動して所定位置（原点位置を含む）で停止する際の制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＮＣ工作機械の刃物台は、その移動動作の駆動源としてサーボモータを使用しており、ＮＣ装置から出力される指令信号に基づいて、サーボモータの回転速度及び回転角を制御することにより、刃物台の速度及び位置を制御している。刃物台が高さの変化を含む移動を行う場合は、刃物台の重量がこれを駆動するサーボモータに負荷として作用する。また、刃物台には、ワークのロードアンロード、ワークの姿勢変更、他の刃物台や加工ユニットの加工待ちなどのために待ち時間が生じ、このとき刃物台は、原点位置又は次の加工開始位置の近傍の位置で停止している。
【０００３】
サーボモータに刃物台の重量が負荷として作用しているときは、刃物台の停止位置を保持するために、サーボモータの停止状態を強制的に保持することが必要である。この停止状態の保持は、一般にサーボロックと呼ばれている方法、又は電磁ブレーキでモータの回転を固定することによって行われる。サーボロックによる停止状態の保持は、停止時の刃物台の重力による負荷トルクに応じたサーボモータの抵抗トルクによって行われるので、サーボモータは停止時も電力を消費している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
工作機械においては、加工精度の向上が強く要請され、ミクロンないしサブミクロン台の加工を実現している今日の工作機械においては、熱変形による加工誤差の原因となる機械の温度上昇を可及的に防止することは、重要な課題である。
【０００５】
一方、環境保護及びコスト低減の点で消費電力の低下を図ることも、また重要な課題である。
【０００６】
この発明は、工作機械の消費電力の低減及び熱変形による加工誤差の低減を図ることを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本願請求項１の発明は、サーボモータによって駆動されて傾斜ガイドに沿って上下方向に移動する刃物台の停止制御において、当該刃物台を上動方向に移動して停止する際に、所望の停止位置を越えて上動した後、その越えた分を下動して停止することを特徴とする、工作機械の刃物台の停止位置制御方法を提供することにより、上記課題を解決している。前記の停止位置を越える上動距離は、実用的には数十ミクロンからサブミクロン台の距離である。
【０００８】
この発明の方法は、傾斜面に沿って移動する複数の刃物台を備えた工作機械、特に２主軸対向旋盤に特に有効である。この点に着目して為された本願請求項２の発明は、スラント型ベッドを備えた２主軸対向旋盤の刃物台のＸ軸方向移動時における、請求項１記載の停止位置制御方法である。
【０００９】
本願の発明者らは、工作機械の運転試験において、サーボモータで正逆方向に回転駆動される送りねじに螺合して、上下方向に勾配を有するガイドに沿って移動する刃物台をいわゆるサーボロックによって停止させた時、その停止前の刃物台の移動方向が上昇方向か下降方向かによって、刃物台停止時のサーボモータの消費電力が異なることを見出した。この減少を詳細に観察したところ、刃物台がマイナス方向（ワークに接近する方向）に移動するか、プラス方向（ワークから離れる方向）に移動するかに無関係に、上昇方向の移動の後で停止した時の停止時の保持電流が下降方向に移動して停止した後の保持電流より常に大きくなることが見出された。
【００１０】
そこでこれらは刃物台を上昇移動させた後に停止させる時、ミクロンないしサブミクロン台の下降指令を与えて、その後停止状態を保つようにすると、サーボモータの保持電流を低減できることが見出された。この発明は、このような知見に基づいてなされたもので、本願発明者らが行った試験では、スラント型、即ちオペレータ側が低くなる方向に傾斜したベッドを有する２主軸対向旋盤（従って、刃物台のＸ軸方向移動が傾斜案内面に沿う方向の移動となる）で行った試験によれば、刃物台のＸ軸送りモータのサーボロック時の消費電力を２０〜２５％低減することができ、サーボモータの温度上昇を１０℃近く低下させることができた。
【００１１】
なお、２主軸対向旋盤では、刃物台が複数個設けられ、これらの刃物台は他方の刃物台の加工終了や両主軸間でのワークの受渡し動作の待機などのために、１軸１刃物台の旋盤に比較して、刃物台の待機時間が相対的に大きくなる。従って、複数の刃物台を備えた工作機械にこの発明の方法を採用した場合には、より大きな電力消費及び機械温度の低減効果を得ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施形態を説明する。図２は、スラント型のベッド１と、複数の刃物台２ａ、２ｂ、２ｃとを備えた２主軸対向旋盤の一例を示した図で、刃物台２ａ、２ｂ、２ｃのＸ軸方向移動が傾斜したベッド上面に沿う方向の上下動を伴う移動となる。これらの刃物台２ａ、２ｂ、２ｃは、図１に示すように、Ｘ軸送り用のサーボモータ３によって正逆方向に回転駆動される送りねじ４に螺合して、ベッド１の上面と略等しい傾斜面となっているＺ方向移動台５ａ、５ｂのガイドによって案内されている。ＮＣ装置６からの移動指令及び位置保持指令（実際には移動指令が出力されない状態）は、サーボ制御器７に送られて、サーボモータ３ａ、３ｂを回転及び停止させる。サーボモータ３ａ、３ｂの回転は、これらのモータに付設されたエンコーダ８ａ、８ｂによって検出されて、フィードバック信号として比較器９ａ、９ｂに送られる。ＮＣ装置６から移動指令パルスが出力されない時は、即ち刃物台２の停止時は、刃物台の重量等の外力による負荷トルクに応じた電流がサーボモータ３に流れ、この抵抗トルクによって刃物台の停止状態が保持される。重力等の外力による移動がエンコーダ８によって検出された時に、サーボ制御器７はフィードバック信号の変位を打消すような駆動力をサーボモータ３に与え、これによって刃物台２の停止状態が保持される。
【００１３】
このような旋盤の刃物台２ａ、２ｂのＸ軸方向移動において、刃物台２ａ、２ｂがＺ軸移動台５ａ、５ｂの傾斜案内面に沿って上方に移動したあと停止する時、その停止の直前に移動距離がミクロン台の下降方向への移動指令を与えた後、停止させる。旋盤においては、主軸１０から離れる方向が刃物台２ａ、２ｂのプラス移動方向となるので、主軸１０より上方に配置されている刃物台２ａ、２ｂに対しては、プラス方向に移動した後に停止する時に、ミクロン台のマイナス方向への移動指令を与えて停止させる。一方、主軸１０より下方に配置されている刃物台に対しては、マイナス方向の移動指令の後に停止する時に、ミクロン台のプラス方向の移動指令を与えた後、停止させる。なお、このような停止位置の制御は、ワーク加工中には行うことができない。本願の方法による停止位置制御を行うのは、刃物台の原点復帰時及び待機のために原点以外の位置で停止する時であり、一般には直前の刃物台の移動が早送り移動となっている場合である。
【００１４】
図３は、上述のような停止制御を行うための加工プログラムを自動的に生成する手順を示したフローチャートである。加工プログラムの作製時にオペレータがＸ軸方向の刃物台の早送り移動（原点復帰移動を含む）を指定した時、その移動対象が主軸１０より上側の刃物台２ａであるか、下側の刃物台２ｂであるかを判定し、上側の刃物台でかつ移動方向がプラス又は原点復帰（上昇）であった時に、指定された停止位置より所定量Δｘプラス側の位置（例えば＋１０ミクロン）を移動先位置とし、その直後に前記所定量Δｘの下降指令を追加する。一方、制御対象が主軸１０より下方に配置された刃物台２ｂである時は、刃物台のマイナス方向（上昇）の早送り時に指令された停止位置より所定量マイナスの方向に停止位置を変更し、その直後に前記所定量のプラス方向の移動指令を挿入する。
【００１５】
加工プログラム作製時に上記のような手順で刃物台の移動指令コードを書換え及び挿入するようにすれば、オペレータは意識することなく加工プログラムを作製して、その結果得られた加工プログラムが本願発明に係る停止位置制御を自動的に行って、刃物台の待機時におけるＸ軸方向サーボモータ３ａ、３ｂの消費電力と発熱とを低減させることができる。
【００１６】
なお、以上の実施例は、スラント型のベッドを備えた旋盤の刃物台をＸ軸方向に移動する場合を例にして説明したが、Ｙ軸方向移動やＹ軸回りの旋回を始め、旋盤以外の工作機械の制御においても、傾斜案内面に沿う刃物台の移動をサーボモータで行っているものに対して、本願発明を適用することが可能で、それにより当該刃物台を駆動するサーボモータの消費電力と発熱を低減して、加工コストの低減及び加工精度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】スラント型ベッドと上下の刃物台とを備えたＮＣ旋盤の要部のブロック図
【図２】２主軸対向旋盤の一例を示す模式図
【図３】この発明の方法を含む加工プログラムを生成する手順を示したフローチャート
【符号の説明】
１ ベッド
２ 刃物台
【発明が属する技術分野】
この発明は、ＮＣ工作機械の刃物台が早送り移動ないし原点復帰移動して所定位置（原点位置を含む）で停止する際の制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＮＣ工作機械の刃物台は、その移動動作の駆動源としてサーボモータを使用しており、ＮＣ装置から出力される指令信号に基づいて、サーボモータの回転速度及び回転角を制御することにより、刃物台の速度及び位置を制御している。刃物台が高さの変化を含む移動を行う場合は、刃物台の重量がこれを駆動するサーボモータに負荷として作用する。また、刃物台には、ワークのロードアンロード、ワークの姿勢変更、他の刃物台や加工ユニットの加工待ちなどのために待ち時間が生じ、このとき刃物台は、原点位置又は次の加工開始位置の近傍の位置で停止している。
【０００３】
サーボモータに刃物台の重量が負荷として作用しているときは、刃物台の停止位置を保持するために、サーボモータの停止状態を強制的に保持することが必要である。この停止状態の保持は、一般にサーボロックと呼ばれている方法、又は電磁ブレーキでモータの回転を固定することによって行われる。サーボロックによる停止状態の保持は、停止時の刃物台の重力による負荷トルクに応じたサーボモータの抵抗トルクによって行われるので、サーボモータは停止時も電力を消費している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
工作機械においては、加工精度の向上が強く要請され、ミクロンないしサブミクロン台の加工を実現している今日の工作機械においては、熱変形による加工誤差の原因となる機械の温度上昇を可及的に防止することは、重要な課題である。
【０００５】
一方、環境保護及びコスト低減の点で消費電力の低下を図ることも、また重要な課題である。
【０００６】
この発明は、工作機械の消費電力の低減及び熱変形による加工誤差の低減を図ることを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本願請求項１の発明は、サーボモータによって駆動されて傾斜ガイドに沿って上下方向に移動する刃物台の停止制御において、当該刃物台を上動方向に移動して停止する際に、所望の停止位置を越えて上動した後、その越えた分を下動して停止することを特徴とする、工作機械の刃物台の停止位置制御方法を提供することにより、上記課題を解決している。前記の停止位置を越える上動距離は、実用的には数十ミクロンからサブミクロン台の距離である。
【０００８】
この発明の方法は、傾斜面に沿って移動する複数の刃物台を備えた工作機械、特に２主軸対向旋盤に特に有効である。この点に着目して為された本願請求項２の発明は、スラント型ベッドを備えた２主軸対向旋盤の刃物台のＸ軸方向移動時における、請求項１記載の停止位置制御方法である。
【０００９】
本願の発明者らは、工作機械の運転試験において、サーボモータで正逆方向に回転駆動される送りねじに螺合して、上下方向に勾配を有するガイドに沿って移動する刃物台をいわゆるサーボロックによって停止させた時、その停止前の刃物台の移動方向が上昇方向か下降方向かによって、刃物台停止時のサーボモータの消費電力が異なることを見出した。この減少を詳細に観察したところ、刃物台がマイナス方向（ワークに接近する方向）に移動するか、プラス方向（ワークから離れる方向）に移動するかに無関係に、上昇方向の移動の後で停止した時の停止時の保持電流が下降方向に移動して停止した後の保持電流より常に大きくなることが見出された。
【００１０】
そこでこれらは刃物台を上昇移動させた後に停止させる時、ミクロンないしサブミクロン台の下降指令を与えて、その後停止状態を保つようにすると、サーボモータの保持電流を低減できることが見出された。この発明は、このような知見に基づいてなされたもので、本願発明者らが行った試験では、スラント型、即ちオペレータ側が低くなる方向に傾斜したベッドを有する２主軸対向旋盤（従って、刃物台のＸ軸方向移動が傾斜案内面に沿う方向の移動となる）で行った試験によれば、刃物台のＸ軸送りモータのサーボロック時の消費電力を２０〜２５％低減することができ、サーボモータの温度上昇を１０℃近く低下させることができた。
【００１１】
なお、２主軸対向旋盤では、刃物台が複数個設けられ、これらの刃物台は他方の刃物台の加工終了や両主軸間でのワークの受渡し動作の待機などのために、１軸１刃物台の旋盤に比較して、刃物台の待機時間が相対的に大きくなる。従って、複数の刃物台を備えた工作機械にこの発明の方法を採用した場合には、より大きな電力消費及び機械温度の低減効果を得ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施形態を説明する。図２は、スラント型のベッド１と、複数の刃物台２ａ、２ｂ、２ｃとを備えた２主軸対向旋盤の一例を示した図で、刃物台２ａ、２ｂ、２ｃのＸ軸方向移動が傾斜したベッド上面に沿う方向の上下動を伴う移動となる。これらの刃物台２ａ、２ｂ、２ｃは、図１に示すように、Ｘ軸送り用のサーボモータ３によって正逆方向に回転駆動される送りねじ４に螺合して、ベッド１の上面と略等しい傾斜面となっているＺ方向移動台５ａ、５ｂのガイドによって案内されている。ＮＣ装置６からの移動指令及び位置保持指令（実際には移動指令が出力されない状態）は、サーボ制御器７に送られて、サーボモータ３ａ、３ｂを回転及び停止させる。サーボモータ３ａ、３ｂの回転は、これらのモータに付設されたエンコーダ８ａ、８ｂによって検出されて、フィードバック信号として比較器９ａ、９ｂに送られる。ＮＣ装置６から移動指令パルスが出力されない時は、即ち刃物台２の停止時は、刃物台の重量等の外力による負荷トルクに応じた電流がサーボモータ３に流れ、この抵抗トルクによって刃物台の停止状態が保持される。重力等の外力による移動がエンコーダ８によって検出された時に、サーボ制御器７はフィードバック信号の変位を打消すような駆動力をサーボモータ３に与え、これによって刃物台２の停止状態が保持される。
【００１３】
このような旋盤の刃物台２ａ、２ｂのＸ軸方向移動において、刃物台２ａ、２ｂがＺ軸移動台５ａ、５ｂの傾斜案内面に沿って上方に移動したあと停止する時、その停止の直前に移動距離がミクロン台の下降方向への移動指令を与えた後、停止させる。旋盤においては、主軸１０から離れる方向が刃物台２ａ、２ｂのプラス移動方向となるので、主軸１０より上方に配置されている刃物台２ａ、２ｂに対しては、プラス方向に移動した後に停止する時に、ミクロン台のマイナス方向への移動指令を与えて停止させる。一方、主軸１０より下方に配置されている刃物台に対しては、マイナス方向の移動指令の後に停止する時に、ミクロン台のプラス方向の移動指令を与えた後、停止させる。なお、このような停止位置の制御は、ワーク加工中には行うことができない。本願の方法による停止位置制御を行うのは、刃物台の原点復帰時及び待機のために原点以外の位置で停止する時であり、一般には直前の刃物台の移動が早送り移動となっている場合である。
【００１４】
図３は、上述のような停止制御を行うための加工プログラムを自動的に生成する手順を示したフローチャートである。加工プログラムの作製時にオペレータがＸ軸方向の刃物台の早送り移動（原点復帰移動を含む）を指定した時、その移動対象が主軸１０より上側の刃物台２ａであるか、下側の刃物台２ｂであるかを判定し、上側の刃物台でかつ移動方向がプラス又は原点復帰（上昇）であった時に、指定された停止位置より所定量Δｘプラス側の位置（例えば＋１０ミクロン）を移動先位置とし、その直後に前記所定量Δｘの下降指令を追加する。一方、制御対象が主軸１０より下方に配置された刃物台２ｂである時は、刃物台のマイナス方向（上昇）の早送り時に指令された停止位置より所定量マイナスの方向に停止位置を変更し、その直後に前記所定量のプラス方向の移動指令を挿入する。
【００１５】
加工プログラム作製時に上記のような手順で刃物台の移動指令コードを書換え及び挿入するようにすれば、オペレータは意識することなく加工プログラムを作製して、その結果得られた加工プログラムが本願発明に係る停止位置制御を自動的に行って、刃物台の待機時におけるＸ軸方向サーボモータ３ａ、３ｂの消費電力と発熱とを低減させることができる。
【００１６】
なお、以上の実施例は、スラント型のベッドを備えた旋盤の刃物台をＸ軸方向に移動する場合を例にして説明したが、Ｙ軸方向移動やＹ軸回りの旋回を始め、旋盤以外の工作機械の制御においても、傾斜案内面に沿う刃物台の移動をサーボモータで行っているものに対して、本願発明を適用することが可能で、それにより当該刃物台を駆動するサーボモータの消費電力と発熱を低減して、加工コストの低減及び加工精度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】スラント型ベッドと上下の刃物台とを備えたＮＣ旋盤の要部のブロック図
【図２】２主軸対向旋盤の一例を示す模式図
【図３】この発明の方法を含む加工プログラムを生成する手順を示したフローチャート
【符号の説明】
１ ベッド
２ 刃物台
Claims (2)
- サーボモータによって駆動されて傾斜ガイドに沿って上下方向に移動する刃物台の停止制御において、
当該刃物台を上動方向に移動して停止する際に、所望の停止位置を越えて上動した後その越えた分を下動して停止することを特徴とする、工作機械の刃物台の停止位置制御方法。 - スラント型ベッドを備えた２主軸対向旋盤の刃物台のＸ軸方向移動時における、請求項１記載の停止位置制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003032465A JP2004243419A (ja) | 2003-02-10 | 2003-02-10 | 刃物台の停止位置制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003032465A JP2004243419A (ja) | 2003-02-10 | 2003-02-10 | 刃物台の停止位置制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004243419A true JP2004243419A (ja) | 2004-09-02 |
Family
ID=33018802
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003032465A Pending JP2004243419A (ja) | 2003-02-10 | 2003-02-10 | 刃物台の停止位置制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004243419A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010240800A (ja) * | 2009-04-09 | 2010-10-28 | Fanuc Ltd | 消費電力量低減機能を有する工作機械を制御する制御装置 |
| CN102114598A (zh) * | 2009-12-30 | 2011-07-06 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 机床及加工方法 |
| CN102452012A (zh) * | 2010-10-25 | 2012-05-16 | 株式会社森精机制作所 | 传送装置 |
-
2003
- 2003-02-10 JP JP2003032465A patent/JP2004243419A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010240800A (ja) * | 2009-04-09 | 2010-10-28 | Fanuc Ltd | 消費電力量低減機能を有する工作機械を制御する制御装置 |
| CN102114598A (zh) * | 2009-12-30 | 2011-07-06 | 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 | 机床及加工方法 |
| CN102452012A (zh) * | 2010-10-25 | 2012-05-16 | 株式会社森精机制作所 | 传送装置 |
| JP2012093822A (ja) * | 2010-10-25 | 2012-05-17 | Mori Seiki Co Ltd | 送り装置 |
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