JP2006015448A - 工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】 制御切換を不要とすることにより制御切換に要していた非加工時間を不要とし、それによって、加工に要する時間を短縮させて加工効率の向上を図ることが可能な工作機械を提供すること。
【解決手段】 回転工具の回転駆動制御とタレットの旋回割出制御とを単一の駆動モータによって行なうタレット型刃物台と、上記回転工具を回転駆動制御する際の指令値を演算すると共に上記タレットを旋回割出制御する際の指令値を演算する指令値演算手段と、を具備した工作機械において、上記指令値演算手段は上記回転工具を回転駆動制御する為の指令値を演算する際に用いるパラメータと共通のパラメータを使用して上記タレットを旋回割出制御する際の指令値を演算するもの。
【選択図】 図１

Description

本発明は、回転工具の回転駆動制御とタレットの旋回割出制御とを単一の駆動モータによって行なうタレット型刃物台を備えた工作機械に係り、特に、回転工具を回転駆動制御する際の指令値を演算するときに使用するパラメータとタレットを旋回割出制御する際の指令値を演算するときに使用するパラメータを共通化させ、それによって、回転工具の回転駆動制御とタレットの旋回割出制御との間の制御切換に要する時間を短縮させて加工効率の向上を図ることができるように工夫したものに関する。

工作機械、例えば 、ＮＣ自動旋盤は次のような構成になっている。まず、主軸を備えた主軸台が主軸の軸心方向と平行なＺ１軸方向に移動可能に設置されている。上記主軸の前方にはガイドブッシュが設置されていて、主軸に把持されたワークの先端部を支持するように構成されている。上記ガイドブッシュの周囲には、各種の刃物、例えば、タレット型刃物台が上記Ｚ１軸方向に直行するＸ１軸方向とＹ１軸方向に移動可能に設置されている。又、上記ガイドブッシュを挟んで上記主軸台の反対側には背面主軸を備えた背面主軸台が上記Ｚ１軸方向と平行なＺ２軸方向に移動可能に設置されている。

上記タレット型刃物台は、複数個（例えば、６個或いは８個）の工具取付面を備えたタレットを旋回割出可能に備えている。又、上記工具取付面には様々な工具が取り付けられることになるが、その中には各種の回転工具がある。そして、上記回転工具の回転駆動制御と上記タレットの旋回割出制御を単一の駆動モータによって行なうように構成されるもの、回転工具の回転駆動制御とタレットの旋回割出制御のそれぞれに専用の駆動モータを用いて行うもの等がある。製品コスト、維持費用等の点から上記両制御を単一の駆動モータにより行うようにした構造のものがよく用いられている。。

上記単一の駆動モータによる駆動制御をより具体的に説明する。まず、回転工具を回転駆動制御する場合であるが、指令値演算手段によって、回転工具用パラメータ、具体的には回転工具伝達経路ギヤ比に基づいて指令値を演算する。この指令値に基づいて上記駆動モータを制御して回転工具を回転駆動制御するものである。同様に、タレットを旋回割出制御する場合であるが、指令値演算手段によって、タレット用パラメータ、具体的にはタレット伝達経路ギヤ比に基づいて指令値を演算する。この指令値に基づいて上記駆動モータを制御してタレットを旋回割出制御するものである。

この種のタレット型刃物台を備えた工作機械を開示するものとして、例えば、特許文献１がある。

特開平５−９６４０３号公報

上記従来の構成によると次のような問題があった。
すなわち、回転工具の回転駆動制御時における指令値を演算するときのパラメータ及び回転工具伝達経路ギヤ比とタレットの旋回割出制御時における指令値を演算するときのパラメータ及びタレット伝達経路ギヤ比とは当然異なっている。つまり、駆動モータ回転量が一定でも駆動対象物と駆動モータとの間の駆動伝達経路を構成するギヤトレイン全体のギヤ比で駆動対象物の移動量が変化する。その為、例えば、回転工具の回転駆動制御からタレットの旋回割出制御に移行する場合には、制御の切換、すなわち、パラメータの変更を行なう必要がある。回転工具の回転駆動制御を行う際と、タレットの旋回割出制御を行う際とでは、位置の指令値を演算する制御装置内部における設定パラメータ情報は異なるものとなっており、選択されている制御状態に合わせたパラメータ設定が為されないと適切な位置の指令値の演算が為されないことになる。ところが、このパラメータの変更に比較的長い時間（数百ミリ秒程度）を要してしまうという問題があった。（上述した理由の他に、駆動モータの現在の回転角を選択された制御状態に合わせて補正する必要もあるため時間が掛かっている。）そして、この種のパラメータの切換は一連の加工動作において頻繁に行なわれるものであり、結局、回転工具の回転駆動制御とタレット旋回割出制御との切り換え毎に、非加工時間が積算されて全体としての加工時間が長くなってしまい、それによって、加工効率が低下してしまうという問題があった。

本発明はこのような点に基づいてなされたものでその目的とするところは、回転工具の回転駆動制御時の指令値を演算するときに使用するパラメータとタレットの旋回駆動制御時の指令値を演算するときに使用するパラメータを共通化させることを可能とし、それによって、制御切換に要していた非加工時間を不要として加工に要する時間を短縮させて加工効率の向上を図ることが可能な工作機械を提供することにある。

上記目的を達成するべく本願発明の請求項１による工作機械は、回転工具の回転駆動制御とタレットの旋回割出制御とを単一の駆動モータによって行なうタレット型刃物台と、上記回転工具を回転駆動制御する際の指令値を演算すると共に上記タレットを旋回割出制御する際の指令値を演算する指令値演算手段と、を具備した工作機械において、上記指令値演算手段は上記回転工具を回転駆動制御する為の指令値を演算する際に用いるパラメータと共通のパラメータを使用して上記タレットを旋回割出制御する際の指令値を演算するものである
ものであることを特徴とするものである。
又、請求項２による工作機械は、請求項１記載の工作機械において、上記タレットの回転割出制御は相対移動指令によって行なうようにしたことを特徴とするものである。
又、請求項３による工作機械は、請求項２記載の工作機械において、上記タレットの旋回割出制御途中において動作が中断した場合に、上記タレットを所定位置まで旋回・復帰させる復帰手段が設けられていることを特徴とするものである。
又、請求項４による工作機械は、請求項３記載の工作機械において、上記復帰手段は上記タレットを元の位置まで復帰させるものであることを特徴とするものである。
又、請求項５による工作機械は、請求項３記載の工作機械において、上記復帰手段は上記タレットを旋回動作中断位置から近接した割出位置に復帰させるものであることを特徴とするものである。

以上述べたように本願発明による工作機械によると、回転工具の回転駆動制御とタレットの旋回割出制御とを単一の駆動モータによって行なうタレット型刃物台と、上記回転工具を回転駆動制御する際の指令値を演算すると共に上記タレットを旋回割出制御する際の指令値を演算する指令値演算手段と、を具備した工作機械において、上記指令値演算手段は上記回転工具を回転駆動制御する為の指令値を演算する際に用いるパラメータと共通のパラメータを使用して上記タレットを旋回割出制御する際の指令値を演算するものとしたので、従来のように、パラメータの変更に起因した長い制御切換時間が不要となり、それによって、加工に要する時間を短縮させて加工効率を向上させることが可能になった。
又、上記タレットの回転割出制御を相対移動指令によって行なうようにした場合には制御の容易化を図ることができる。
又、上記タレットの旋回割出制御途中において動作が中断した場合に、上記タレットを所定位置まで旋回・復帰させる復帰手段を設けた場合には、中途半端な位置に停止したタレットを所定の割出位置に確実に復帰させることができる。
又、上記復帰手段として上記タレットを元の位置まで復帰させるものとした場合には、単に戻せばいいので余計な処理が必要になることはない。
又、上記復帰手段として上記タレットを旋回動作中断位置から近接した割出位置に復帰させるものとして構成した場合には、最少の旋回動作で所定の割出位置まで復帰させることができる。

以下、図１乃至図９を参照して本発明の一実施の形態を説明する。この実施の形態は、本願発明をＮＣ自動旋盤に適用した例を示すものである。図１は本実施の形態におけるＮＣ自動旋盤の一部の構成を模式的に示す図である。この図では、主軸、背面主軸等の図示を省略しているが、本発明が適用されたタレット刃物台が、主軸の一側にのみあるものでも、両側にあるものでも良いものである。
図１に示されるように、タレット１があり、このタレット１には複数個（例えば、６個或いは８個）の工具取付面１ａが設けられている。これら複数個の工具取付面１ａの内の任意の工具取付面１ａには回転工具３が取り付けられている。
尚、タレット１のその他の工具取付面１ａには、その他の様々な工具が取り付けられることになるが、図１では図示を省略している。

一方、駆動モータ５が設置されていて、この駆動モータ５の回転軸５ａにはギヤ７が固着されている。このギヤ７には別のギヤ９が噛合している。そして、駆動モータ５の回転は上記ギヤ７とギヤ９を介して上記回転工具３に伝達されるようになっており、それによって、回転工具３が回転駆動制御されることになる。又、上記ギヤ９には別のギヤ１１が同軸に取り付けられている。一方、タレット１側にはギヤ１３が同軸であって矢印ａ方向にスライド可能に取り付けられている。そして、ギヤ１３をシフトさせてギヤ１１に選択的に噛合させる構成になっている。そして、ギヤ１３をシフトさせてギヤ１１に噛合させることにより、駆動モータ５の回転が、ギヤ７、ギヤ９、ギヤ１１、ギヤ１３を介してタレット１に伝達されるように構成されており、それによって、タレット１が旋回割出制御されることになる。
尚、上記ギヤ１３はギヤシフト装置１５（図２に示す）によってシフトされるようになっている。又、タレット１はタレットクランプ装置１７（図２に示す）によってクランプ・アンクランプされることになる。図では示されないが、タレットクランプ装置としては、カービッククランプと呼ばれるものが好適には用いられる。これを用いることで、クランプ状態では、タレット刃物台とタレット１本体の両者にそれぞれに設けられたカービッククランプ構成体に対向するように設けられた歯部同士が強く押しつけ合い、両者の相対位置が固定される噛み合い状態となり、タレット１に設けられた刃物がワークを切削するときに生じる切削抵抗が十分に支持される状態が作り出されるものとなっている。

次に、図２を参照して上記駆動モータ５を駆動制御する制御装置２１の構成を説明する。
制御装置２１には、演算制御部２３、パラメータ設定手段２５、ギヤシフト基準角度設定手段２７、制御部２９、現在角度カウンタ３１、固定パラメータ記憶部３３、可変パラメータ記憶部３５、加工プログラム記憶部３７が設けられている。
演算制御部２３は、所謂ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭと呼ばれるものによって構成されており、加工プログラム記憶部３７、固定パラメータ記憶部３３、可変パラメータ記憶部３５等に記憶された各データを読み込み、或いは、各記憶部に対して演算処理した結果を書き込むなどの処理を司る機能を達成するものとなっている。
パラメータ設定手段２５は、制御装置２１に一般に設けられる操作盤（図示せず）よりなるものである。操作盤とは、制御装置２１上に設けられる各入力、操作スイッチ類、あるいは制御装置２１に対して所定のパラメータの設定を促すように画面を表示するモニター（図示せず）等よりなるものである。
ギヤシフト基準角度設定手段２７は、駆動モータ５に設けられる軸の絶対的な回転角を測定するべく設けられるアブソルートエンコーダが、工場での製造段階で行われるギヤシフト基準角度設定操作時に信号を現在角度カウンタ３１に出力し、現在角度カウンタ３１にて検出された角度を記憶保持するものとなっている。
制御部２９は、演算制御部２３にて演算された結果の出力が入力され、その結果をサーボアンプ４１に対して位置指令の形に変更して時々刻々と出力するために設けられるものである。サーボアンプ４１は、制御部２９から入力された位置指令を駆動モータ５の駆動を行うためのサーボパルスへ変換する動作を行っている。サーボアンプ４１は、その変換動作を行う際には、駆動モータ５から入力されるフィードバック信号（駆動モータ５内に設けられたパルスエンコーダから入力される）を加味してサーボパルスを作成している。一方、制御部２９には、更に、位置指令を作成する際に参照することが必要になるパラメータを記憶保持する制御パラメータ記憶部２９ａが設けられるものとなっている。この制御パラメータ記憶部２９ａには、工具回転加速度記憶部４７、回転工具伝達経路ギヤ比記憶部５５に記憶されている工具回転加速度、工具伝達経路ギヤ比のデータが記憶される。これらのデータは、演算制御部２３が所定のイベントが発生したことを判定した場合に随時書き換えを行うものとなっている。所定のイベントとは、具体的には、回転工具３の交換である。回転工具３の交換を行った場合、駆動対象物である回転工具３（ドリル、エンドミル、タップ等のツール）と駆動モータ５との間に設けられているギヤトレイン全体を見た時に、選択工具によってギヤトレイン全体で計算されるギヤ比が変化する。このギヤ比の変化分が駆動モータ５に対しての位置指令に加味されないと、回転工具３が適切に動作されない為、こうしたイベントが発生した場合には、制御パラメータ記憶部２９ａに適切な工具回転加速度、工具伝達経路ギヤ比データが記憶させられる必要があるのである。
尚、この書き換え動作自身は、タレット面１ａの旋回割出に連動しても良いし、回転工具３が新しく選択された毎でも勿論良い。
現在角度カウンタ３１は、駆動モータ５に設けられたパルスエンコーダ（図示せず）からのパルスを検出し、検出パルスをカウントして、駆動モータ５の軸が測定基準に対して現在どのような角度になっているのかを演算し、演算した角度を制御部２９及び演算制御部２３に対し出力するものである。
固定パラメータ記憶部３３は、タレット１を動作させるために必要となるパラメータの内、工作機械の直接のユーザーであるオペレータが変更不可能な属性を持つパラメータを記憶させるＲＡＭ、ＨＤＤ、ＲＯＭ等に形成される記憶箇所である。
一方、可変パラメータ記憶部３５は、タレット１あるいは回転工具３を動作させるために必要となる各種のパラメータが、演算制御部２３、パラメータ設定手段２５等によって書き込みを行わせるために設定されているＲＡＭ、ＨＤＤ、ＲＯＭ等により形成される記憶箇所である。
加工プログラム記憶部３７は、所謂、ＮＣプログラムと呼ばれる工作機械を自動で動作させるために記述されたプログラム（加工用）データが書き込まれるように設定されるＲＡＭ、ＨＤＤ、ＲＯＭ等に形成される記憶箇所である。
又、既に説明したギヤシフト装置１５とタレットクランプ装置１７は、シーケンサ３９を介して上記演算制御部２３によって制御される。又、駆動モータ５は、サーボアンプ４１を介して上記制御部２９によって制御される。又、上記駆動モータ５からは上記サーボアンプ４１と現在角度カウンタ３１に対してフィードバック信号（パルスエンコーダ等の検出器からのパルス信号）が出力される。

上記固定パラメータ記憶部３３には、タレット伝達経路ギヤ比記憶部４３、ギヤシフト可能な角度間隔記憶部４５、工具回転加速度記憶部４７、タレット旋回加速度記憶部４９、タレット面数記憶部５１が設けられている。
タレット伝達経路ギヤ比記憶部４３は、駆動モータ５に設けられるギヤ７とタレット１の駆動用に設けられるギヤ１３との間に形成される動力伝達経路の最終的なギヤ比が書き込まれるように設定されるＲＡＭ、ＨＤＤ、ＲＯＭ等に形成される記憶箇所である。
ギヤシフト可能な角度間隔記憶部４５は、ギヤ１３がギヤ１１から外れた状態からギヤ１３とギヤ１１とがかみ合う状態に移行する時に、ギヤ１３に対してギヤ１１に設けられたギヤを噛み合わせるときに噛み合わせることが可能になる角度間隔のデータが書き込まれるように設定されるＲＡＭ、ＨＤＤ、ＲＯＭ等に形成される記憶箇所である。
工具回転加速度記憶部４７は、タレット１に取り付けられた工具のうち回転工具３が取り付けられている面に対応して、取り付けられた回転工具３の動作を最適に行わせるため設定される加減速パラメータがパラメータ設定手段２５により書き込まれるように設定されるＲＡＭ、ＨＤＤ、ＲＯＭ等に形成される記憶箇所である。対象となる回転工具３毎に加減速パラメータが記憶されるものでも、全回転工具３に共通に加減速パラメータが記憶されるものでも良い。
タレット旋回加速度記憶部４９は、タレット１の旋回割出動作が行われる時にタレット１の動作に対し、許容される加減速に関するデータが書き込まれるように設定されるＲＡＭ、ＨＤＤ、ＲＯＭ等に形成される記憶箇所である。
タレット面数記憶部５１は、タレット１に設けられる工具取付面１ａの数のデータが書き込まれるように設定されるＲＡＭ、ＨＤＤ、ＲＯＭ等に形成される記憶箇所である。
上記可変パラメータ記憶部３５には、伝達経路ギヤ比テーブル５３、回転工具伝達経路ギヤ比記憶部５５、タレット旋回中フラグ記憶部５７、タレット旋回角度記憶部５９、現在のタレット面記憶部６１、ギヤシフト基準角度記憶部６３が設けられている。
伝達経路ギヤ比テーブル５３は、工具番号とそれに対応する伝達比が書き込まれるように設定されるＲＡＭ、ＨＤＤ、ＲＯＭ等に形成される記憶箇所である。又、この伝達経路ギヤ比テーブル５３に記憶保持される工具番号、伝達比は、パラメータ設定手段２５から入力される。パラメータ設定手段２５は、図に示す如きテーブルを操作盤のモニター（図示せず）に表示させ、この表示されたテーブルの各升目に、オペレータに工具番号、該当工具の伝達比を入力させるようにしているものである。
回転工具伝達経路ギヤ比記憶部５５は、回転工具３へ駆動力を供給するために設定されるギヤ７、ギヤ９の間のギヤ比に関する情報が書き込まれるようにしていると共に、上記伝達経路ギヤ比テーブル５３に記述されたギヤ比データをこれから選択される回転工具３に基づき演算制御部２３が取得した後、取得ギヤ比データが書き込まれるように設定されるＲＡＭ、ＨＤＤ、ＲＯＭ等に形成される記憶箇所である。
タレット旋回中フラグ記憶部５７は、タレット１が旋回割出動作をしている最中であることを示すフラグが書き込まれるように設定されるＲＡＭ、ＨＤＤ、ＲＯＭ等に形成される記憶箇所である。
タレット旋回角度記憶部５９は、タレット１が旋回割出動作を開始した後に、旋回割出動作が完了しなかった場合に、割出動作が異常終了した時点迄の旋回角度が書き込まれるように設定されるＲＡＭ、ＨＤＤ、ＲＯＭ等に形成される記憶箇所である。
現在タレット面記憶部６１は、現在選択されているタレット面番号データが書き込まれるように設定されるＲＡＭ、ＨＤＤ、ＲＯＭ等に形成される記憶箇所である。
上記ギヤシフト基準角度記憶部６３は、ギヤシフト基準角度設定手段２７が現在角度カウンタ３１からの信号に基づいて算出したギヤシフト基準角度が書き込まれるように設定されるＲＡＭ、ＨＤＤ、ＲＯＭ等に形成される記憶箇所である。

又、上記演算制御部２３には、図３に示すように、タレット旋回制御部６５、中断後復帰制御部６７、ギヤシフト制御部６９、モータ回転角度取得手段７１、モータ角度設定手段７３が設けられている。そして、演算制御部２３は上記加工プログラム記憶部３７に格納されている加工プログラムを逐次解釈してその命令を実行するべく上記シーケンサ３９や制御部２９に対して指令を出力する。又、演算制御部２３は必要に応じて上記可変パラメータ記憶部３５に記憶されている情報及び制御パラメータ記憶部２９ａに記憶されている情報を演算制御部２３内において行った演算処理により得られた演算結果に基づいて書き換えていく。又、上記固定パラメータ記憶部３３には機械構成により固定となる固定値が格納されており、これらはパラメータ設定手段２５によって予め登録されている。又、伝達経路ギヤ比テーブル４３等のように、可変ではあるがプログラム実行中には変更されることのないものも、上記パラメータ設定手段２５によって予め登録される。

上記加工プログラム記憶部３７に格納されている加工プログラムの一例を 図４に示す。加工プログラムは複数の命令からなるブロックから構成されている。上記各命令は命令の種類を示す「アドレス」とその命令の詳細を示す「データ」の組み合わせから構成されている。例えば、図４に示す加工プログラムの一行目の命令をみると、まず、アドレスを示す「Ｔ」が記されている。そして、その横には命令の詳細を示すデータである「１」が記されている。「Ｔ」は工具交換指令を意味していて、この場合には「１番」に割り当てられた工具が選択されることになる。次いで、次の命令をみてみると、アドレスが「Ｔ」であり、次いで、命令の詳細を示すデータである「４」が記されている。よって、「４番」に割り当てられた工具が選択されることになる。

上記加工プログラムにおいて、「Ｔ」コードが指令されると、制御装置２１は現在選択されている工具から新たに指令された番号の工具に切り換える動作を行う。この処理は機械構成によって様々であるが、本実施の形態の場合には、タレット１の旋回割出制御並びにタレット１を保持する刃物台の位置制御を行うＸ軸、Ｙ軸制御の両者によって行なうものである。又、制御装置２１は機械的な工具交換処理を行った後、各種パラメータを新しく選択された工具に適した値に変更する処理を行う。例えば、回転工具３であれば、可変パラメータ記憶部３５の伝達経路ギヤ比テーブル５３に記憶されている回転工具伝達経路ギヤ比テーブル５３から工具番号に対応したギヤ比を取得し、可変パラメータ記憶部３５の回転工具伝達経路ギヤ比記憶部５５に記憶させるといった処理を実行するものである。

以上の構成を基にその作用を説明する。
尚、回転工具３の回転駆動制御からタレット１の旋回割出制御に移行する際の作用を例に挙げて説明するものとする。こうした、回転工具３を回転駆動制御させる時にあっては、駆動モータ５は速度制御されるものであり、タレット１の旋回割出制御をさせる時にあっては位置制御を行うものになっている。このように制御の対象によって制御方式が変わるのは、駆動モータ５の軸をスピンドルとして扱うか、回転軸として扱うのかの違いによる。スピンドルとして扱うのであれば、制御の対象は速度のみである。（角度の制御には不向きである。）回転軸として扱うので有れば、制御の対象は角度（位置）である。このように扱いを変えることで、それぞれの制御状態にて駆動モータ５を適切に制御することが可能になっている。
まず、前提として、ＮＣ自動旋盤組立時にギヤシフト基準角度を設定しておく。（ここで言う基準角度とは、駆動モータ５内に備えられるアブソルートエンコーダによって、測定され得られた値である。）すなわち、ギヤ１１とギヤ１３とが噛合している状態を意図的に作り、ギヤシフト基準角度設定手段２７によって現在角度カウンタ３１を介してその時の駆動モータ５の角度（駆動モータ５の内部には駆動モータ５自体の角度原点が設定され、原点からの変位角がアブソルートエンコーダにより測定される。）を読み込む。その読み込んだ角度をギヤシフト基準角度（θ´）として可変パラメータ記憶部３５のギヤシフト基準角度記憶部６３に記憶させておくものである。
尚、この作業は、ＮＣ自動旋盤の組み立て時等に一度実行しておくだけで良い。

以下、回転工具３の回転駆動制御からタレット１の旋回割出制御に移行する際の作用を順次説明していく。最初にギヤシフトを行う手順を図５のフローチャートを参照して説明する。まず、駆動モータ５が回転中であればその回転を停止させると共に制御部２９による制御方法を回転制御から位置制御に切り換える(ステップＳ１)。次いで、ステップＳ２に移行して、現在角度カウンタ３１を介して駆動モータ５の停止した角度（θ）を読み込む。そして、次の式（Ｉ）に示すように、この角度（θ）と予め可変パラメータ記憶部３５のギヤシフト基準角度記憶部６３に記憶されているギヤシフト基準角度（θ´）との差分（α）を求める。
α＝θ−θ´―――（Ｉ）
さらに、固定パラメータ記憶部３３のギヤシフト可能な角度間隔記憶部４５に記憶されているギヤシフト可能な角度間隔（β）から、現在角度（θ）に近いギヤシフト可能な角度（θ１）、（θ２）を次の式（ＩＩ）、（ＩＩＩ）によって求める(ステップＳ３)。
θ１＝β×（α ｄｉｖβ）―――（ＩＩ）
θ２＝θ１＋β ―――（ＩＩＩ）
（ｄｉｖの記号は、αをβで除算して得られた値の内の整数部分のみを求める演算であることを示す。）
尚、現在選択されているタレット面１ａによってギヤ１３の歯の位相が一義的に決まるような場合には、可変パラメータ記憶部３５の現在のタレット面記憶部６３に記憶されている現在のタレット面１ａからギヤシフト可能な角度（θ１）、（θ２）を求めることになる。

次いで、次の式（ＩＶ）に示すように、求めた２つの角度（θ１）、（θ２）と現在角度（θ）との差の絶対値を比較する(ステップＳ４)。
｜θ−θ１｜＜｜θ−θ２｜ ―――（ＩＶ）
そして、（θ１）が近ければ（θ１）との相対移動角度を算出し(ステップＳ５)、（θ２）が近ければ（θ２）との相対移動角度を計算する(ステップＳ６)。

通常、駆動モータ５の位置決めを行なう際には、演算制御部２３から移動終点への移動が制御部２９へ指令される。これを受け、制御部２９は加速度や駆動モータ５から回転工具３への伝達経路ギヤ比などのパラメータに従って補間周期（通常数ｍｓ）毎にサーボアンプ４１へ位置指令を出力する。サーボアンプ４１は更にサーボパルスを作成し、駆動モータ５にサーボパルスを出力して駆動モータ５を作動させる。したがって、伝達経路ギヤ比を考慮した値を制御部２９へ指令することにより、ステップＳ５或いはステップＳ６で求めた相対移動角度だけ駆動モータ５を回転させることができる(ステップＳ７)。
以上の工程を経ることにより駆動モータ５の回転角度がギヤシフト可能な位置となる。そして、図１中破線で示すように、ギヤ１３をギヤシフト装置１５によってシフトさせてギヤ１１に噛合させる(ステップＳ８)。

又、ギヤシフト時のギヤ１３の位相が固定ではなく、又、選択されているタレット面１ａによって一義的に位相が決まらない場合には、最初のギヤシフトは、可変パラメータ記憶部３５のギヤシフト基準角度記憶部６３に予め記憶されているギヤシフト基準角度（θ´）に基づいてギヤシフト時の駆動モータ５の角度を上述したように求める。そして、タレット1を旋回した後にギヤシフトを解除する際に、ギヤシフト基準角度設定手段２７によって現在の駆動モータ５の角度を新たなギヤシフト基準角度としてギヤシフト基準角度記憶部６３に記憶させる。次回のギヤシフト時には、その記憶されたギヤシフト基準角度に基づいて駆動モータ５の角度を求めることになる。

次に、タレット１の回転割出制御を行う為の演算制御部における処理手順を図６のフローチャートを参照して説明する。
まず、既に説明したギヤシフト処理を行う(ステップＳ１１)。このギヤシフト処理によってタレット１を駆動する為の回転伝達経路が有効になる。前述したように制御部２９は回転工具３用の伝達経路ギヤ比を考慮して回転工具３の加減速が設定値になるように駆動モータ５を制御している。よって、次の式（Ｖ）に示すように、制御パラメータ記憶部２９ａに記憶された位置指令を算出するために使用される回転工具伝達経路ギヤ比等のパラメータデータを回転工具用の設定から変えることなく、タレット１を旋回する際に適切なタレット１の回転加減速を得るためには、タレット旋回加速度に対して回転工具伝達経路ギヤ比とタレット伝達経路ギヤ比とを用いて演算した値に駆動モータ５に対し設定される加減速値を変更する処理が必要となる。これがステップＳ１２に示す処理である。
加速度設定値＝タレット旋回加速度×タレット伝達経路ギヤ比
×回転工具伝達経路ギヤ比―――（Ｖ）
このようにタレット１の旋回割出の時にタレット伝達経路ギヤ比用に制御パラメータ記憶部２９ａの位置指令演算用パラメータデータ設定を変更することなく、タレット旋回時用の加速度設定値を演算し駆動モータ５に対して設定することで、パラメータをタレット旋回割出制御時と回転工具回転駆動制御時とに共通に使った場合に生じる弊害を最小化し、タレット回転割出に専用モータを設定しているものと同等の割出速度が得られ、割出に要する時間も同等にすることが出来るものとなった。

次に、次の式（ＶＩ）〜（ＩＸ）に示すように、現在選択されているタレット面１ａと加工プログラムにて新たに指令されたタレット面１ａ、及びタレット1のタレット面１ａの数から、タレット1を旋回すべき角度を求める(ステップＳ１３)。タレット１の各面１ａには、それぞれが他の面に対して識別されるように順番に数字が与えられ数値により識別されるようにしている。又、このように演算することによって、タレット１を近回りで回転させるために必要な旋回角度を求めることが可能になっている。
ａ＝現在選択中のタレット面数／２ ―――（ＶＩ）
ｂ＝指令タレット面-現在のタレット面 ―――（ＶＩＩ）
｜ｂ｜＞ａの場合
旋回角度＝（３６０°／タレット面数）×{ａ−（｜ｂ｜ ｍｏｄ ａ）}
×（−１×｜ｂ｜／ｂ） ―――（ＶＩＩＩ）
｜ｂ｜≦ａの場合
旋回角度＝（３６０°／タレット面数）×ｂ―――（ＩＸ）
（｜ｂ｜ ｍｏｄ ａは、ｂをａで割った時の余りの値のみを求める演算である。）
次いで、次の式（Ｘ）に示すように、タレット１を求めた角度量だけ旋回させるために、回転工具伝達経路ギヤ比を用いて、駆動モータ５に指令する回転角度を現在角度からの相対角度として求める(ステップＳ１４)。
モータ回転指令角度＝タレット旋回角度×回転工具伝達経路ギヤ比
―――（Ｘ）
このとき、タレット旋回中フラグを「ＯＮ」にする。これは後述する途中中断復帰処理の際に大きな意味を持つことになる。そして、タレット１は、加工中に回転しないように通常クランプされている為、シーケンサ３９を介してタレットクランプ装置１７を動作させてアンクランプ状態とする(ステップＳ１５)。次いで、制御部２９にステップＳ１４で求めた角度の回転指令を出力して駆動モータ５を駆動してタレット１を旋回させる(ステップＳ１６)。

以上の処理によって新たに指令されたタレット面１ａがワーク加工位置に割り出されたことになる。後は現在のタレット面記憶部６１に記憶される現在のタレット面１ａの値を更新してタレット１をクランプする(ステップＳ１７)。そして、前記タレット旋回中フラグを「ＯＦＦ」にする。又、後処理として、ギヤシフトを解除し(ステップＳ１８)、ステップＳ１２にて変更した駆動モータ５の加減速値を工具回転制御時用の工具回転加速度に戻し(ステップＳ１９)、駆動モータを位置制御から回転制御へと戻す(ステップＳ２０)。次いで、回転工具伝達経路ギヤ比を更新する（ステップＳ２１）。
以上の処理によりタレット１の旋回割出動作が完了するものである。そして、その際、制御装置２１内部に設定される回転工具３の伝達経路ギヤ比対応の指令値演算用パラメータをタレット１用の伝達経路ギヤ比対応の指令値演算用パラメータに切り換えることなく、タレット１を正しい割出位置へ適切な加減速にて旋回させることができるものである。

本実施の形態の場合には、タレット1の回転割出制御を駆動モータ５に対する絶対位置指令ではなく相対移動指令によって行なっている為、タレット１が旋回している途中で、例えば、アラーム・リセット・非常停止等によって旋回動作が中断された場合には、タレット１の正しい割出位置を喪失してしまうことになる。そこで、そのような場合であってもタレット１を正しい位置に割り出す為の復帰処理が必要になる。この復帰処理を行う手順を図７及び図８を参照して説明する。

まず、既に説明した図６におけるステップＳ１４のタイミングで、タレット旋回フラグを「ＯＮ」にする(ステップＳ３１)。次いで、ステップＳ３２に移行して、タレット１の旋回開始位置から旋回完了位置までの間の駆動モータ５の回転量を積算・記憶する。次いで、ステップＳ３３に移行して、タレット１の旋回が完了したか否かを判別する。タレット１の旋回が完了した場合には復帰処理は必要ないので、ステップＳ３４に移行してタレット旋回フラグを「ＯＦＦ」とする（ステップＳ３４）。タレット１の旋回が継続している場合にはステップＳ３２に戻って引き続き積算・記憶していく。

次に、タレット旋回中に中断があった場合の復帰処理について、図８を参照して説明する。この処理の起動は適切なタイミングで起動される。例えば、操作盤上に設定される専用のスイッチや数値制御装置の実行開始ボタンが押されたタイミングである。まず、復帰処理が開始されると、タレット旋回中に中断があったか否かを判断する為にタレット旋回フラグが「ＯＮ」か「ＯＦＦ」かをチェックする(ステップＳ４１)。タレット旋回フラグが「ＯＦＦ」であればそのまま終了する。これに対して、タレット旋回フラグが「ＯＮ」である場合には、タレット１を旋回させるために駆動モータ５を位置制御に切り換える(ステップＳ４２)。
尚、このときギヤシフトされタレット１はアンクランプ状態である。

次いで、ステップＳ４３に移行して、タレット１の旋回開始位置から中断されるまでの間の駆動モータ１の回転量を読み、これに基づき元の位置に復帰させるように相対移動指令を改めて作成し、タレット１を中断前のタレット旋回開始位置まで旋回させる
。それによって、タレット１を正しい位置に改めて割り出すことができる。後はタレット１をクランプし(ステップＳ４４)、ギヤシフトを解除し(ステップＳ４５)、駆動モータ５の加速度を回転工具３用に設定し(ステップＳ４６)、最後に駆動モータ５を回転制御に戻せば良い(ステップＳ４７)。

尚、図９に示すような処理でも良い。図９は図８におけるステップＳ４３の代わりに、ステップＳ４３−１〜Ｓ４３−４を組み入れたものである。すなわち、中断した位置から近接する隣の工具取付面１ａを割り出す為の駆動モータ５の回転量（θ１）を、次の式（ＸＩ）、（ＸＩＩＩ）に基づいて計算する(ステップＳ４３−１)。
ａ＝３６０°／タレット面数 ―――（ＸＩ）
θ１＝ａ×タレット伝達経路ギヤ比×回転工具伝達経路ギヤ比 ―――（ＸＩＩ）
θ２＝θ ｍｏｄ θ１ ―――（ＸＩＩＩ）
次いで、タレット1の旋回開始位置からの駆動モータ５の回転量を（θ１）で割った余りの角度を求め(ステップＳ４３−２)、求めた角度だけ駆動モータ５を回転させる(ステップＳ４３−３)。それによって、中断時の位置に一番近いタレット面１ａまで戻すことができる。
尚、この場合には、現在のタレット面１ａを新たに割り出したタレット面１ａに更新する必要がある(ステップＳ４３−４)。

以上本実施の形態によると次のような効果を奏することができる。
すなわち、タレット１の旋回割出動作を行う際に、回転工具３の伝達経路ギヤ比をタレット１用の伝達経路ギヤ比に切り換えることなく、タレット１を正しい割出位置へ適切な加減速にて旋回させることができるので、制御の切換、すなわち、パラメータの変更のために時間を要することもない。それによって、加工に要する時間を短縮させて加工効率を向上させることが可能になる。
又、本実施の形態の場合には、タレット１の旋回割出制御を相対移動指令によって行なうようにしているので制御の容易化を図ることができる。
又、仮に、タレット１の旋回割出制御途中において動作が中断した場合にも、タレット１を所定位置まで旋回・復帰させるように構成されているので、以降のタレット旋回割出制御が阻害されるようなことはない。
その際、図８に示したように、タレット１を元の位置まで復帰させるようにした場合には、単に戻せばいいので余計な処理が必要になることはなく簡単である。
これに対して、図９に示したように、 タレット１を旋回動作中断位置から近接した割出位置に復帰させるようにした場合には、最少の旋回動作で所定の割出位置まで復帰させることができるという利点がある。

尚、本発明は前記一実施の形態に限定されるものではない。
前記一実施の形態では、ＮＣ自動旋盤を例に挙げて説明したが、それに限定されるものではなく、回転工具を備えたタレットを持ち回転工具の回転とタレットの旋回を単一の駆動モータによって行なう構成を備えた様々な工作機械に適用可能である。

本発明は、回転工具の駆動制御とタレットの回転割出制御とを単一の駆動モータによって行なうタレット型刃物台を備えた工作機械に係り、特に、回転工具を駆動制御する際の指令値を演算するときに使用するパラメータとタレットを回転割出制御する際の指令値を演算するときに使用するパラメータを共通化させ、それによって、回転工具の駆動制御とタレットの回転割出制御との間の制御切換に要する時間を短縮させて加工効率の向上を図ることができるように工夫したものに関し、例えば、タレット型刃物台を備えた自動旋盤に好適である。

本発明の一実施の形態を示す図で、ＮＣ自動旋盤の一部の構成を模式的に示した図である。 本発明の一実施の形態を示す図で、ＮＣ自動旋盤を制御する制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施の形態を示す図で、図２に示す制御装置の内の演算制御部の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施の形態を示す図で、加工プログラムの一例を示す図である。 本発明の一実施の形態を示す図で、ギヤシフトを行なうための処理を説明するためのフローチャートである。 本発明の一実施の形態を示す図で、タレットの旋回を行なうための処理を説明するためのフローチャートである。 本発明の一実施の形態を示す図で、タレットの復帰処理を説明するためのフローチャートである。 本発明の一実施の形態を示す図で、タレットの復帰処理を説明するためのフローチャートである。 本発明の一実施の形態を示す図で、タレットの復帰処理を説明するためのフローチャートである

符号の説明

１ タレット
1ａ タレットの工具取付面
３ 回転工具
５ 駆動モータ
７ ギヤ
９ ギヤ
１１ ギヤ
１３ ギヤ
１５ ギヤシフト装置
１７ タレットクランプ装置
２１ 制御装置
２３ 演算制御部
２５ パラメータ設定手段
２７ ギヤシフト基準角度設定手段
２９ 制御部
３１ 現在角度カウンタ
３３ 固定パラメータ記憶部
３５ 可変パラメータ記憶部
３７ 加工プログラム記憶部
３９ シーケンサ
４１ サーボアンプ

Claims (5)

1. 回転工具の回転駆動制御とタレットの旋回割出制御とを単一の駆動モータによって行なうタレット型刃物台と、
   上記回転工具を回転駆動制御する際の指令値を演算すると共に上記タレットを旋回割出制御する際の指令値を演算する指令値演算手段と、
   を具備した工作機械において、
   上記指令値演算手段は上記回転工具を回転駆動制御する為の指令値を演算する際に用いるパラメータと共通のパラメータを使用して上記タレットを旋回割出制御する際の指令値を演算するものであることを特徴とする工作機械。
2. 請求項１記載の工作機械において、
   上記タレットの回転割出制御は相対移動指令によって行なうようにしたことを特徴とする工作機械。
3. 請求項２記載の工作機械において、
   上記タレットの旋回割出制御途中において動作が中断した場合に、上記タレットを所定位置まで旋回・復帰させる復帰手段が設けられていることを特徴とする工作機械。
4. 請求項３記載の工作機械において、
   上記復帰手段は上記タレットを元の位置まで復帰させるものであることを特徴とする工作機械。
5. 請求項３記載の工作機械において、
   上記復帰手段は上記タレットを旋回動作中断位置から近接した割出位置に復帰させるものであることを特徴とする工作機械。

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