JP2007200018A - 工作機械及び工作機械におけるデータ変換方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電子カムデータの作成時に使用するデータベースを、機械の動作特性に合わせて最適値となるように自動作成することができて、サイクルタイムの短縮を図ることができる工作機械を提供する。
【解決手段】ＮＣプログラムを電子カムデータに変換するようにした工作機械２０において、ＮＣプログラムで指定される複数の指令に対応した動作を各々実行して指令ごとの動作時間を測定する。測定された動作時間をもとに時間データをデータベースに書き込む。データベースに書き込まれた変換用動作時間をもとにして、電子カムデータが作成される。
【選択図】図１

Description

この発明は、ＮＣ（numerical control）プログラムを電子カムデータに変換して、その電子カムデータにより各機構部の動作を制御するようにした工作機械及び工作機械におけるデータ変換方法に関するものである。

従来、この種の工作機械においては、ＮＣプログラムの解析を行うことにより、ＭコードやＳコードの完了チェックが行われることなく、工作機械が動作されるようにした電子カムのデータを作成するようにしたものがある。この電子カムデータ作成過程においては、ＮＣプログラムの各指令により機械上で実行される加工時間等の動作時間を計算に入れる必要があり、従って、その計算に使用するデータのデータベースが必要とされる。

ところで、電子カムの作成とは無関係ではあるが、加工時間の算出を行うようにした工作機械としては、例えば特許文献１及び特許文献２に開示されるような構成のものが従来から提案されている。
実開平５−６３７４９号公報 特開２００３−１７５４３９号公報

前記従来の特許文献１及び２の工作機械における加工時間の算出は、加工計画の信頼性を高めたりするために、工作機械による加工時間の推定算出を実行するとともに、その算出精度を向上させることを目的としてなされるようになってはいる。しかしながら、これらの従来の工作機械は、電子カム機能を備えていないため、当然ながら、加工時間の算出結果を電子カム制御を備えた工作機械に反映させるものではない。一方、電子カムよって制御される従来の工作機械は、あらかじめ工作機械メーカーが作成した各機種ごとに共通のデータベースを内部に有し、そのデータベースに記憶されたＭコードやＳコード等の指令に対する動作時間を使用してＮＣプログラムから変換された電子カムデータによって制御されるものであった。このため、このデータベースを用いて作成された電子カムデータは、それが搭載される多数の工作機械のうちで、最も動作速度の遅い機械の速度にあわせて作成されるものになり、動作速度が遅くない多数の工作機械においては、サイクルタイムにおいて無駄時間が発生するという問題があった。これに対処するために、工作機械ごとに工作機械製作時にデータを測定してデータベースを作成することも考えられるが、このような場合は、工作機械製作時の処理が煩雑になり、しかも、この工作機械ごとのデータベースには同工作機械の経年変化による動作遅れ分をあらかじめ見込んでその遅れ分を確保しておく必要があるので、サイクルタイムの無駄時間削減には限界があった。

この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、電子カムデータの作成時に使用するデータベースを、機械の動作特性に合わせて最適値となるように自動作成することができて、サイクルタイムの短縮を図ることができるとともに、工作機械ごとのデータベースを容易に作成することができる工作機械及び工作機械におけるデータ変換方法を提供することにある。

上記の目的を達成するために、工作機械に係る請求項１に記載の発明においては、ＮＣプログラムを電子カムデータに変換するデータ変換手段を設けた工作機械において、複数のＮＣ指令に対応した動作を各々実行させて指令ごとの動作時間を測定する測定手段と、この測定手段により測定された動作時間をもとにした時間データを電子カムデータ変換用の動作時間としてデータベースに書き込む書込手段とを備え、前記データ変換手段は、前記データベースに書き込まれた動作時間のデータをもとにして電子カムデータによる動作を設定することを特徴とする。

従って、ＮＣプログラムから電子カムデータを変換作成する際に使用するデータベースを、個々の工作機械ごとに作成することができる。このため、個々の工作機械の動作特性に合わせて好適な電子カムデータを自動作成することが可能となる。よって、工作機械の特性等に応じて、サイクルタイムの短縮化を図ることができる。また、工作機械ごとに手作業でデータベースを作成するものではないため、工作機械製作時の処理が煩雑になるようなことはなく、従って、工作機械の経年変化による動作遅れを見込むというようなこととも無縁であるため、サイクルタイムの無駄時間削減を有効に行うことができる。

請求項２に記載の発明においては、請求項１に記載の発明において、前記測定手段は、前記複数のＮＣ指令に対応した動作を各々複数回実行させることを特徴とする。
従って、より正確な動作時間データの取得が可能となる。

請求項３に記載の発明においては、請求項２に記載の発明において、前記書込手段は、測定された複数の動作時間のうちで最長の動作時間をもとにした動作時間のデータをデータベースに書込むことを特徴とする。

従って、短い動作時間に基づくデータベースが作成されることがなく、このため、動作が終了する前に他の動作が開始されるような不都合を未然に防止できる。
請求項４に記載の発明においては、請求項３に記載の工作機械において、前記書込手段は、最長の動作時間に余裕時間を加算した時間データをデータベースに書込むことを特徴とする。

従って、電子カムデータに基づく工作機械の動作においてある程度の余裕を持たせることができるため、工具衝突等の不測の事態を回避できる。
請求項５に記載の発明においては、請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載の発明において、前記書込手段は、測定された動作時間に基づく近似式の係数を時間データとしてデータベースに書込むことを特徴とする。

従って、測定された動作時間に関するデータの量が少なくなり、必要とする記憶部のエリアを小さくすることができるとともに、高速処理が可能となる。
工作機械におけるデータ変換方法に係る請求項６に記載の発明においては、ＮＣプログラムを電子カムデータに変換するようにした工作機械において、複数のＮＣ指令に対応した動作を各々実行させて指令ごとの動作時間を測定し、この測定された動作時間をもとにした時間データを電子カムデータ変換用の動作時間としてデータベースに書き込み、前記データベースに書き込まれた動作時間のデータをもとにして電子カムデータによる動作を設定することを特徴とする。従って、請求項１と同様な作用を得ることができる。

以上のように、この発明によれば、電子カムデータの作成時に使用するデータベースを、機械ごとの動作特性に合わせて最適値となるように自動作成することができて、サイクルタイムの短縮を図ることができるとともに、工作機械ごとのデータベースを容易に作成することができるという効果を発揮する。

（第１実施形態）
以下に、この発明の第１実施形態を、図１〜図４に基づいて説明する。
図１に示すように、この実施形態の工作機械２０は、制御ユニット部２７を備え、この制御ユニット部２７は、パーソナルコンピュータ（以下、単にＰＣという）５５を備えている。この制御ユニット部２７により、主軸回転用モータ２２、工具移動用モータ２３、被加工物移動用モータ２４、背面主軸台移動用モータ２５、背面主軸回転用モータ２６の駆動がそれぞれ制御される。

前記主軸回転用モータ２２は、駆動回路２８及び主軸回転制御回路２９を介して制御ユニット部２７に接続され、被加工物を着脱可能に保持する主軸（図２に示すＡ１）を回転駆動させる。また、主軸回転用モータ２２には、そのモータ２２の回転を検出するためのパルスエンコーダ３０が設けられている。このパルスエンコーダ３０は、主軸回転用モータ２２の回転に同期して回転検出信号を発生して、制御ユニット部２７及び速度信号生成回路３１に対して出力する。速度信号生成回路３１は、パルスエンコーダ３０から出力される回転検出信号を主軸回転用モータ２２の回転速度に相当する主軸回転速度信号に変換して、主軸回転制御回路２９に出力する。

前記主軸回転制御回路２９は、後述する制御ユニット部２７のクロック信号発生回路４７から出力されるクロック信号を基準にして、主軸上の被加工物の回転を所望の回転速度となるように制御するためのものである。すなわち、この主軸回転制御回路２９は、制御ユニット部２７から出力される主軸回転速度指令信号と、速度信号生成回路３１から出力される主軸回転速度信号とを比較して、その差に応じた制御信号を前記クロック信号に基づいて生成する。そして、主軸回転制御回路２９にて生成された制御信号は、駆動回路２８に出力される。

前記駆動回路２８は、主軸回転制御回路２９から出力された制御信号に基づいて、主軸回転用モータ２２の回転速度、すなわち主軸の回転速度が後述する主軸回転速度指令値と一致するように、主軸回転用モータ２２への供給電力を制御する。そして、これらの駆動回路２８、主軸回転制御回路２９、及び速度信号生成回路３１によって、主軸回転用モータ２２の回転速度に対するフィードバック制御系が構成されている。

前記工具移動用モータ２３は、駆動回路３２及び工具送り制御回路３３を介して制御ユニット部２７に接続され、被加工物を加工するための工具（旋削加工用バイト等であって、図２に示すＴＳ１等）を、例えば主軸回転用モータ２２、すなわち主軸の回転中心軸に対して直交する方向（図２にＸ１，Ｘ３，Ｙ１，Ｙ３で示すＸ軸方向、Ｙ軸方向）、または主軸と平行な方向（図２にＺ３で示すＺ軸方向）等に移動させる。また、工具移動用モータ２３には、そのモータ２３の回転を検出するためのパルスエンコーダ３４が設けられている。このパルスエンコーダ３４は、工具移動用モータ２３の所定回転角度ごとに回転検出信号を発生して、工具送り制御回路３３に出力する。

前記工具送り制御回路３３は、パルスエンコーダ３４から出力される回転検出信号に基づいて、実際の工具の移動位置を認識するとともに、認識した実際の工具の移動位置と後述する制御ユニット部２７から出力される工具位置指令信号とを比較して、この比較結果に基づいて工具駆動信号を生成する。そして、工具送り制御回路３３にて生成された工具駆動信号は、駆動回路３２に出力される。駆動回路３２は、工具送り制御回路３３から出力された工具駆動信号に基づいて、工具移動用モータ２３への供給電力を制御する。そして、この駆動回路３２及び工具送り制御回路３３によって、工具の移動位置に対するフィードバック制御系が構成されている。

前記被加工物移動用モータ２４は、駆動回路３５及び被加工物送り制御回路３６を介して制御ユニット部２７に接続され、被加工物を、例えば主軸回転用モータ２２の回転中心軸、すなわち主軸の回転中心軸に対して平行な方向（図２にＺ１で示すＺ軸方向）に移動させる。また、被加工物移動用モータ２４には、そのモータ２４の回転を検出するためのパルスエンコーダ３７が設けられている。このパルスエンコーダ３７は、被加工物移動用モータ２４の所定回転角度ごとに回転検出信号を発生して、被加工物送り制御回路３６に出力する。

前記被加工物送り制御回路３６は、パルスエンコーダ３７から出力される回転検出信号に基づいて、実際の被加工物の移動位置を認識するとともに、認識した実際の被加工物の移動位置と制御ユニット部２７から出力される被加工物位置指令信号とを比較して、この比較結果に基づいて被加工物駆動信号を生成する。そして、被加工物送り制御回路３６にて生成された被加工物駆動信号は、駆動回路３５に出力される。駆動回路３５は、被加工物送り制御回路３６から出力された被加工物駆動信号に基づいて、被加工物移動用モータ２４への供給電力を制御する。そして、この駆動回路３５及び被加工物送り制御回路３６によって、被加工物の移動位置に対するフィードバック制御系が構成されている。

前記背面主軸台移動用モータ２５は、駆動回路３８及び背面主軸台送り制御回路３９を介して制御ユニット部２７に接続され、背面主軸（図２に示すＡ２）及び背面主軸回転用モータ２６等を支持する背面主軸台を、例えば主軸回転用モータ２２の回転中心軸、すなわち背面主軸の回転中心軸に対して平行な方向（図２にＺ２で示すＺ軸方向）、または、これと直交する方向（図２にＸ２で示すＸ軸方向）に移動させる。また、背面主軸台移動用モータ２５には、そのモータ２５の回転を検出するためのパルスエンコーダ４０が設けられている。このパルスエンコーダ４０は、背面主軸台移動用モータ２５の所定回転角度ごとに回転位置信号を発生して、背面主軸台送り制御回路３９に出力する。

前記背面主軸台送り制御回路３９は、パルスエンコーダ４０から出力される回転位置信号に基づいて、実際の背面主軸台の移動位置を認識するとともに、認識した実際の背面主軸台の移動位置と制御ユニット部２７から出力される背面主軸台位置指令信号とを比較して、この比較結果に基づいて背面主軸台駆動信号を生成する。そして、背面主軸台送り制御回路３９にて生成された背面主軸台駆動信号は、駆動回路３８に出力される。駆動回路３８は、背面主軸台送り制御回路３９から出力された駆動信号に基づいて、背面主軸台移動用モータ２５への供給電力を制御する。そして、この駆動回路３８及び背面主軸台送り制御回路３９によって、背面主軸台の移動位置のフィードバック制御系が構成されている。

前記背面主軸回転用モータ２６は、駆動回路４１及び背面主軸回転制御回路４２を介して制御ユニット部２７に接続され、被加工物を着脱可能に保持する前記背面主軸（図２に示すＡ２）を回転駆動させる。また、背面主軸回転用モータ２６には、そのモータ２６の回転を検出するためのパルスエンコーダ４３が設けられている。このパルスエンコーダ４３は、背面主軸回転用モータ２６の回転、すなわち背面主軸の回転に同期して回転検出信号を発生して、制御ユニット部２７及び速度信号生成回路４４に出力する。速度信号生成回路４４は、パルスエンコーダ４３から出力される回転検出信号を背面主軸回転用モータ２６の回転速度に相当する背面主軸回転速度信号に変換して、背面主軸回転制御回路４２に出力する。

前記背面主軸回転制御回路４２は、後述するクロック信号発生回路４７から発生するクロック信号を基準にして、所望の回転速度となるように背面主軸回転用モータ２６の回転、すなわち被加工物を保持する背面主軸の回転を制御するためのものである。すなわち、この背面主軸回転制御回路４２は、制御ユニット部２７から出力される背面主軸回転速度指令信号と、速度信号生成回路４４から出力される背面主軸回転速度信号とを比較して、その差に応じた制御信号を前記クロック信号に基づいて生成する。そして、背面主軸回転制御回路４２にて生成された制御信号は、駆動回路４１に対して出力される。

前記駆動回路４１は、背面主軸回転制御回路４２から出力された制御信号に基づいて、背面主軸回転用モータ２６の回転速度が後述する背面主軸回転速度指令値となるように、背面主軸回転用モータ２６への供給電力を制御する。そして、これらの駆動回路４１、背面主軸回転制御回路４２、及び速度信号生成回路４４によって、背面主軸回転用モータ２６（背面主軸）の回転速度のフィードバック制御系が構成されている。

一方、前記制御ユニット部２７は、中央演算ユニット４５、パルス信号発生回路４６ａ、４６ｂ、クロック信号発生回路４７、分割タイミング信号発生回路４８、ＮＣ部用ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）４９、電子カムデータ作成ボタン５０、データベース作成ボタン５１、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）５２及び機械固有情報記憶部５３を備えている。

前記中央演算ユニット４５は、制御ユニット部２７全体の信号処理等を司る演算部であって、周知のマルチプロセッシング処理、すなわち多重処理を行う。ここで、多重処理とは、複数のプログラムを記憶しておき、これらのプログラムを短い時間で切り換えながら実行させて、見かけ上、複数のプログラムが同時処理されているようにするものを指す。この場合、時分割処理するものや、各々のプログラムに優先順位を付しておいて、その優先順位が高い順に処理を切り換えながらタスク処理が実行される。

前記各パルス信号発生回路４６ａ，４６ｂは、パルスエンコーダ３０，４３に接続されるとともに、中央演算ユニット４５にも接続されている。そして、各パルス信号発生回路４６ａ，４６ｂは、パルスエンコーダ３０，４３から出力された回転検出信号をインターフェース等を介して入力し、その回転検出信号に基づいて所定回転角度ごとにパルス信号を発生して、中央演算ユニット４５に出力する。この実施形態において、パルス信号発生回路４６ａ，４６ｂは、主軸回転用モータ２２あるいは、背面主軸回転用モータ２６が一回転する間に、主軸回転用モータ２２、背面主軸回転用モータ２６に同期して、等間隔で所定個数のパルス信号を出力するようになっている。

前記クロック信号発生回路４７は、中央演算ユニット４５から出力される所定の指令信号を受けて、所定の周期、例えば０．２５ミリ秒周期のクロック信号を生成し、分割タイミング信号発生回路４８に出力する。分割タイミング信号発生回路４８は、クロック信号発生回路４７から出力されたクロック信号の発生回数をカウントし、そのカウントの結果に基づいて例えば１ミリ秒経過するごとに分割タイミング信号を生成して中央演算ユニット４５に出力する。従って、分割タイミング信号発生回路４８は、１ミリ秒周期の分割タイミング信号を後述する割込みタイミング信号として中央演算ユニット４５に出力することになる。なお、クロック信号及び分割タイミング信号の周期は上述した数値に限られることなく、中央演算ユニット４５の処理能力、パルスエンコーダ３０，３４，３７，４０，４３の分解能、各モータ２２〜２６の性能等を考慮して適宜設定可能である。

前記ＮＣ部用ＲＡＭ４９は、中央演算ユニット４５における各種演算の結果を読み出し可能に一時的に記憶するように構成されている。このＮＣ部用ＲＡＭ４９は、工作機械２０に実際の加工動作を行わせるためのＮＣプログラム（機械稼動用の動作プログラム）を含む各種のデータを格納している。すなわち、ＮＣ部用ＲＡＭ４９の一部には、ＮＣプログラムが記憶される加工手順記憶部４９ａと、電子カムデータテーブル記憶部４９ｂとが設けられている。

前記電子カムデータテーブル記憶部４９ｂに記憶されるデータテーブルは、いわゆる電子カム制御を行うためのものである。この電子カム制御とは、主軸等の基準軸に取り付けられたパルスエンコーダが出力するパルス信号による時々刻々の回転位置データと、基準軸の単位回転位置ごとに対応してそれぞれ設定された移動軸の指令位置データとから、時々刻々の移動軸の移動指令データを生成する。そして、この移動指令データと回転位置データとから基準軸の回転速度に同期する移動軸の指令速度データを生成して、その指令速度データと前記移動指令データに基づいて、工具の位置を制御するようにしている。なお、基準軸として、クロック信号の出力を用いて仮想的な基準軸を作成することも可能である。

次に、加工用プログラムにより、実際に動作される機構部を、図１及び図２に基づいて説明する。なお、加工用プログラムとは、ワーク加工用に作成されたＮＣプログラムや、このＮＣプログラムをもとに変換作成された電子カムデータを示す。

まず、第１系統に関する加工用プログラムにより、第１系統の機構部における前記主軸回転用モータ２２、工具移動用モータ２３及び被加工物移動用モータ２４が制御される。これによって、主軸台６１上の主軸Ａ１は、図２に矢印で示すように主軸台６１とともにＺ１軸方向に移動制御されるとともに、Ｃ１回転方向に回転制御される。一方、刃物台６２上の工具ＴＳ１は、刃物台６２とともに同図に矢印で示すようにＸ１軸及びＹ１軸方向に移動制御される。

すなわち、第１系統では、主軸台６１の移動制御、主軸Ａ１の回転制御、工具ＴＳ１を支持する刃物台６２の各矢印方向の移動制御が行われる。一方、工具ＴＳ１は、刃物台６２に設置されていて、バイト等の非可動のもの、あるいはドリル等の回転可能なものを取り付け可能としている。この場合、ドリル等の回転可能なものを使う場合には、第１系統に関する加工用プログラムにより、回転が制御される。

また、第２系統に関する加工用プログラムにより、第２系統の機構部の前記背面主軸台移動用モータ２５、背面主軸回転用モータ２６及び工具ＴＳ２の回転が制御される。これによって、背面主軸Ａ２は、背面主軸台６３とともに図２に矢印で示すようにＸ２軸方向及びＺ２軸方向に移動制御されるとともに、Ｃ２回転方向に回転制御される。一方、工具ＴＳ２は、固定刃物台６４に設置されていて、前記工具ＴＳ１と同様に、バイト等の非可動のもの、あるいはドリル等の回転可能なものを取り付け可能としている。この場合、ドリル等の回転可能なものを使う場合には、第２系統に関する加工用プログラムにより、回転が制御される。

さらに、第３系統に関する加工用プログラムにより、前記工具移動用モータ２３が制御される。これによって、第３系統の工具ＴＳ３は、刃物台６５とともに図２に矢印で示すようにＸ３，Ｙ３，Ｚ３軸方向に移動制御される。すなわち、第３系統の機構部では、この工具ＴＳ３を支持する刃物台６５が移動制御されるとともに、刃物台６５に保持される工具ＴＳ３がドリル等の回転工具の場合は、その工具の回転が制御される。

なお、この実施形態では、前記のように、工具ＴＳ１が第１系統に、工具ＴＳ２が第２系統に、工具ＴＳ３が第３系統に割り付けられているが、工具ＴＳ１あるいは工具ＴＳ３は、いずれの系統で制御しても良く、この工具の系統割り当ては必要に応じて適宜に変更することができる。同様に主軸Ａ１及び背面主軸Ａ２についても、系統割り当ては、必要に応じて任意に変更することができる。

前記ＮＣ部用ＲＡＭ４９の電子カムデータテーブル記憶部４９ｂは、識別番号が付与された複数の電子カムデータテーブルを記憶している。各々の電子カムデータテーブルは、主軸回転用モータ２２（主軸）の所定の累積回転数ごとに対応して設定された被加工物の位置データ、及び工具の位置データを記憶しておくためのものである。それぞれの電子カムデータテーブルは、前記加工手順記憶部４９ａにより呼び出されて、各系統の機構部の動作を制御する。なお、前述した所定の累積回転数は、大きな記憶容量を必要とするが、主軸回転用モータ２２の所定回転角度ごと（累積回転角度ごと）に対応して記憶させてもよい。

図１に示す前記電子カムデータ作成ボタン５０及びデータベース作成ボタン５１は、図示しない操作パネル等に設けられている。電子カムデータ作成ボタン５０は、加工用ＮＣプログラムに基づいて、工作機械を動作させるための機械稼動用の電子カムデータを変換作成する際に、後述する電子カムデータを作成するソフトウェア起動用として操作される。データベース作成ボタン５１は、電子カムデータの変換作成に使用される後述のデータベースを作成する際に、後述する電子カム変換用のデータベースを作成するソフトウェア起動用として操作される。

前記ＲＯＭ５２は、各種処理プログラムを記憶する記憶部である。このＲＯＭ５２には、例えばねじ切り加工を行う際の、所定時間間隔ごと（例えば１ミリ秒ごと）における被加工物の移動位置及び工具の移動位置を確定するための演算プログラムや、孔加工や切削加工等を行う際の、主軸回転用モータ２２の所定回転角度ごとにおける被加工物、工具、及び孔加工用工具の移動位置を確定するための演算プログラム等が記憶されている。

そして、中央演算ユニット４５は、ＲＯＭ５２内に記憶されたプログラムに基づいて、パルス信号発生回路４６ａ，４６ｂから出力されたパルス信号の発生回数をカウントし、そのカウント結果に基づいて、主軸回転用モータ２２（主軸）の累積回転数あるいは累積回転角を算出する。また、前記機械固有情報記憶部５３には、個々の工作機械特有の各種の特性，言い換えれば自身の工作機械の組立誤差等の特性を示すデータが格納されている。

前記ＰＣ５５は、中央演算ユニット８５とＰＣ部用ＲＡＭ８２とを備え、中央演算ユニット８５は、ＰＣ５５全体の動作を制御する。前記ＰＣ部用ＲＡＭ８２には、電子カムデータ作成ソフトウェア記憶部８２ａと、データベース作成ソフトウェア記憶部８２ｂと、データベース記憶部８２ｃと、電子カムデータ記憶テーブル８２ｄと、ＮＣプログラム記憶部８２ｅとが設けられている。

前記電子カムデータ作成ソフトウェア記憶部８２ａには、電子カムデータを作成するためのソフトウェアが記憶されている。データベース作成ソフトウェア記憶部８２ｂには、電子カム変換用のデータベースを作成するためのソフトウェアが記憶されている。データベース記憶部８２ｃには、作成されたデータベースが書き込まれる。電子カムデータ記憶テーブル８２ｄには、電子カムデータ作成ソフトウェアの実行により加工用ＮＣプログラムが電子カムデータ化された際に、その電子カムデータが格納される。ＮＣプログラム記憶部８２ｅには、電子カムデータ作成元である加工用ＮＣプログラムが格納される。なお、ＮＣプログラム記憶部８２ｅに記憶される加工用ＮＣプログラムは、工作機械の図示しない操作パネルから直接入力されたり、プログラム作成ツール（図示しない）により作成されて、通信機能等を介してＮＣプログラム記憶部８２ｅに転送されたりする。

そして、この実施形態においては、中央演算ユニット８５及びＰＣ部用ＲＡＭ８２を含むＰＣ５５により、前記電子カムデータ作成ボタン５０の操作時に、電子カムデータ作成ソフトウェアに基づいて、加工用ＮＣプログラムを電子カムデータに変換するためのデータ変換手段が構成されている。

また、ＰＣ５５により、加工用ＮＣプログラムあるいは後述する動作時間測定用ＮＣプログラム等のＮＣプログラムで指定される複数の指令に対応した動作を各々実行して指令ごとの動作時間を測定する測定手段が構成されている。さらに、ＰＣ５５により、指令ごとに測定された動作時間をもとに変換用動作時間を計算して、データベース記憶部８２ｃのデータベースに書き込むための書込手段が構成されている。そして、ＰＣ５５は、前記データベースに書き込まれた変換用動作時間をもとにして、加工用ＮＣプログラムを電子カムデータに変換し、前記電子カムデータ記憶テーブル８２ｄに記憶させ、さらに、電子カムデータテーブル記憶部４９ｂに転送して、電子カムデータによる工作機械の動作を設定するようになっている。

以上のように構成された工作機械２０において、加工用ＮＣプログラムを電子カムデータとして変換作成するには、図３に示すように、ステップＳ（以下、単にＳという）１１において、ＰＣ部用ＲＡＭ８２のＮＣプログラム記憶部８２ｅに記憶された加工用ＮＣプログラムが読み出されて、Ｓ１２においてその加工用ＮＣプログラムの内容が解析される。そして、その解析に基づき、Ｓ１３において、電子カムデータ変換用のデータベースを用いて工作機械２０ごとに固有の電子カムデータが作成されて、この電子カムデータにより、被加工物に対する所要の加工が実行される。

そこで、図３の電子カムデータの変換作成に先だって作成される電子カムデータ変換用のデータベースを作成するための動作について説明する。
すなわち、工作機械２０の操作パネル上のデータベース作成ボタン５１を操作することにより、データベース作成ソフトウェア記憶部８２ｂに格納された電子カムデータ変換用のデータベースを作成するためのデータベース作成用プログラムが起動される。そこで、以下に、前記データベース作成用プログラムの動作を図４のフローチャートに基づいて説明する。このフローチャートは、ＰＣ５５の中央演算ユニット８５の制御のもとに進行する。

さて、図４のＳ１０１においては、データベース作成プログラムにより未だ測定していないＮＣ指令が存在するか否かが判断されるとともに、測定していない測定対象の所定のＮＣ指令が存在するか否かが判別され、所定のＮＣ指令が存在する場合には次段のＳ１０２に移行され、存在しない場合には後述のＳ１０７に移行される。ここで、測定対象の所定のＮＣ指令は、例えば、主軸の割り出しや、Ｍコードで指令されるアクチュエータの動作等が挙げられる。

Ｓ１０２においては、前記ＮＣ指令に基づいて中央演算ユニット８５から時間測定開始の指令が出力される。これに基づき、Ｓ１０３においては、ＮＣ指令に従って工作機械２０の主軸，主軸以外の動作軸，補助機能部等が実際に動作される。これとともに、データベース作成プログラムに備えられた時間測定機能が動作されて、時間測定が開始される。なお、ＮＣ指令に基づく工作機械２０の実際の動作は、可動部やその周辺が被加工物や工具との衝突等によって損傷しないように、被加工物や工具を搭載することなく実行されるのが好ましい。

そして、Ｓ１０４において、Ｓ１０３で指令したＮＣ指令の動作終了に応じて前記時間測定機能によりＮＣ指令の動作開始から終了までの実際の動作時間が取得される。そして、Ｓ１０５においては、取得した時間のデータがＰＣ部用ＲＡＭ８２の所定記憶領域（図示しない）に一時的に保存される。

次に、Ｓ１０６においては、ＮＣ指令の動作時間の測定が規定回数行われたか否かが判別され、規定回数行われていない場合にはＳ１０２に再び移行され、規定回数行われた場合にはＳ１０１に移行される。以上に述べた動作時間の測定は、Ｃ軸角度割り出し動作に要する時間や、主軸の停止状態から最高回転数までの加速に要する時間等を測定するものであるが、その測定が複数回実行される。つまり、同一条件による時間測定が複数回実行されることになる。しかも、データベース作成プログラムには、動作条件を所定量変更した類似の動作を指令するデータが記述されており、このため、例えば、回転速度，割り出し角度等を所定量変更した類似の動作も実行される。従って、割り出し軸の割り出し角度等を変化させて、角度の小さい場合や大きい場合の動作時間の測定、あるいは、主軸であれば回転数を変化させて低速、中速、高速の回転領域での動作時間の測定等、モータの特性や動作部の慣性等を考慮して異なった条件で前記の測定動作が規定回数行われる。

一方、データベース作成プログラムの各ＮＣ指令について動作時間の測定が規定回数終了して、しかも、Ｓ１０１において測定するＮＣ指令が存在しないとされた場合には、処理がＳ１０１からＳ１０７に移行される。そして、そのＳ１０７において、規定回数の同一ＮＣ指令の動作における測定結果のうちで、最大の値もの，すなわち最長の動作時間が有効な測定値として図示しない記憶領域に一時的に記憶される。次のＳ１０８においては、外部環境（例えば外気温度による潤滑油の粘性変化）や経時的要因等に起因して動作時間に変化が生じることを配慮し、Ｓ１０７で得られた最大の測定値に余裕時間（例えば、動作時間の１０％）が加算される。

次いで、Ｓ１０９においては、前記Ｓ１０８で得られた余裕時間を加えた動作時間の測定値に基づいてデータベースが作成され、図１に示すＰＣ部用ＲＡＭ８２のデータベース記憶部８２ｃに記憶される。そして、このデータベース記憶部８２ｃに記憶されたデータベースが前記図３のＳ１３における電子カムデータの作成に用いられる。

ところで、動作時間の測定において、例えば、被加工物のチャック開閉等の補助機能動作時間のように、ＮＣ指令と動作時間が固定的な関係となるようなデータの場合、言い換えれば１つの種類の動作においてその動作時間が１種類のみの場合には、Ｓ１０９において動作時間が余裕時間を付加してそのままデータベースに登録される。

これに対し、ＮＣ指令による動作と、動作時間との間に固定関係が存在しない場合、例えば、Ｃ軸角度割り出しのように、ユーザーが任意で移動量を指定する指令の場合は、Ｓ１０９において、取得した動作時間及び余裕時間の合計のデータから近似式が作成されて、その近似式と近似式に用いられる係数とがデータベースに登録される。すなわち、近似式及び係数をデータベースに登録する場合には、取得したデータからデータベース作成のための演算が行われる。例えば、軸動作の時間計算には近似式としてあらかじめ一次方程式（ｙ＝ａｘ＋ｂ）がデータベース作成ソフトウェア記憶部８２ｂに用意されており、取得したデータからその近似式を表す項の係数（ａ，ｂ）の演算が行われる。この場合、近似式は動作を正確に再現できるようにするため、動作部の慣性等の特性を考慮して複数の動作区間（例えば、動作ストローク区間を複数に分割した分割区間）ごとにそれぞれ演算により作成される。そして、演算終了後に、近似式と係数のデータがデータベースに登録される。従って、この場合には、記憶するデータが近似式と係数のデータのみでよいため、データ量が少なくなり、取得したデータをそのままデータベースに登録する場合と比較して、データベースの記憶領域を小さくすることができるとともに、電子カムデータ作成時の処理時間を短縮することができる。

以上のように、この実施形態によれば、電子カムデータの作成時に使用するデータベースを、工作機械ごとに、工作機械の動作特性に合わせて最適値のものとなるように自動作成して、ＰＣ部用ＲＡＭ８２のデータベース記憶部８２ｃに登録することができる。よって、電子カムデータ作成ボタン５０の操作により、電子カムデータ作成ソフトウェア記憶部８２ａのソフトウェアに基づいて電子カムデータを作成する場合、データベース記憶部８２ｃに登録されたデータベースを用いて、この工作機械に固有で、最適な電子カムデータを作成することができて、加工に際してサイクルタイムの短縮を図ることができる。

また、工作機械ごとに手作業でデータベースを作成する場合とは異なり、工作機械製作時の処理が煩雑になることを避けることができる。さらに、工作機械製作時に作成したデータベースでは工作機械の経年変化による動作遅れを見込む必要があるが、この実施形態においては、データベース作成ボタン５１を操作するのみで、そのときの工作機械の状態を反映したデータベースが自動的に作成されるため、サイクルタイムがむやみに長くなるのを避けることができる。

さらに、前記Ｓ１０２からＳ１０６を巡るルーチンにおいて、同一の指令による動作を複数回実行させて、Ｓ１０７において測定された複数の動作時間のうちで最長の動作時間が取得されるため、動作時間のデータを確実に採取できるばかりでなく、不適格な短い動作時間に基づくデータベースが作成されることを防止できる。このため、電子カムデータに基づく工作機械２０の加工動作等に際して、ひとつの動作終了する前に他の動作が開始されて、工具衝突等が生じるような不都合を未然に防止できる。

加えて、Ｓ１０８において、最長の動作時間に余裕時間を加算した時間データをデータベースに書込むようになっているため、電子カムデータに基づく工作機械の動作においてある程度の余裕を持たせることができて、前述と同様に、工具衝突等の不測の事態を未然に回避できる。

（第２実施形態）
次に、この発明の第２実施形態を、第１実施形態と異なる部分について説明する。
この第２実施形態では、前記第１実施形態とは異なり、図４のＳ１０９において、近似式を用いることなく、取得したすべての動作時間データに余裕時間を付加して、その動作時間データをそのままデータベースに登録される。このようにすれば、動作時間データが近似式ではなく、動作時間を直接表すデータであるため、電子カムデータ作成時における動作時間の計算に際して正確な時間データを算出することができる。

（第３実施形態）
次に、この発明の第３実施形態を、第１実施形態と異なる部分について説明する。
この第３実施形態においては、電子カムデータ変換用のデータベースの作成時に、１台または複数台の工作機械を基準機として、ＮＣ指令に従う動作時間を測定し、そのデータで近似式を作成するとともに、機械ごとに基準機の近似式に対する補正値を算出して、データベースとするものである。

すなわち、１台または複数台の基準機において、図４に示す測定用プログラムを動作させて、動作時間測定を複数回行い、その測定データの平均値から近似式を作成して、それを基準となる近似式とする。そして、この近似式を工作機械製作時にデータベース記憶部８２ｃに記憶させる。また、各々の機械ではデータベース作成ボタン５１の操作により基準機と同じ条件で測定を行い、図５に示すように、基準機の近似式と測定値とを比較して、差となる補正値を算出する。そして、この補正値のデータをデータベースに登録し、電子カムデータ作成ボタン５０の操作により、近似式に補正値を加えた計算式を用いて動作時間を算出し、ＮＣプログラムを電子カムデータに変換する。

この場合には、予め近似式を作成して補正値を求めるものであるため、より正確な近似式を簡単に得ることができる。
（第４実施形態）
次に、この発明の第４実施形態を、第１実施形態と異なる部分について説明する。この第４実施形態においては、ＮＣプログラム記憶部８２ｅに加工用ＮＣプログラムとは別に動作時間測定用ＮＣプログラムが記憶されている。この動作時間測定用のＮＣプログラムは、例えば、工作機械の出荷時にあらかじめ搭載される。そして、データベース作成ボタン５１の操作により、データベース作成ソフトウェア記憶部８２ｂに格納されたアプリケーションソフトが、前記動作時間測定用ＮＣプログラムを読み出し、動作時間測定用ＮＣプログラムが自身で時間測定動作を行い、その測定結果をデータベース記憶部８２ｃにデータベースとして書き込む。この場合、前記時間測定は前記動作時間測定用ＮＣプログラムで実施し、データベースの書き込みや近似式の計算等は前記アプリケーションソフトが実行する。なお、動作時間測定用ＮＣプログラムは、データベース作成ソフトウェア記憶部８２ｂに記憶させておいてもよい。

すなわち、この第４実施形態では、図６に示すように、Ｓ２０１において、ＮＣプログラム記憶部８２ｅから動作時間測定用ＮＣプログラムが読み出され、Ｓ２０２において、ＮＣ指令に従って工作機械の主軸，主軸以外の動作軸，補助機能部等が実際に動作される。ここで、この動作時間測定用ＮＣプログラムには、複数の所定の各動作指令の前後に、それぞれ動作時間の測定開始指令と、測定終了指令とが記述されている。これによって、工作機械の複数回の所定の動作が開始されると同時に、動作時間測定用ＮＣプログラムの時間測定機能が動作されて、時間測定が行われる。そして、所定の動作の終了にともない、動作時間の測定が終了され、Ｓ２０３において、前記動作時間測定用ＮＣプログラムの時間測定機能から出力されたデータに基づいて、動作開始から終了までの実際の動作時間が算出される。

そして、動作時間測定用ＮＣプログラムの各ＮＣ指令に従う動作時間の測定が規定回数終了した場合には、同Ｓ２０３において、同一種類の動作に対する規定回数の測定結果のうちで、最大のもの、つまり最長の動作時間が有効な測定値として設定される。次のＳ２０４においては、外部環境（例えば外気温度による潤滑油の粘性変化）や経時的要因等に起因して動作時間に変化が生じることを配慮し、Ｓ２０３で得られた測定値に余裕時間（例えば、動作時間の１０％）が加算される。

そして、Ｓ２０５においては、前記Ｓ２０４で得られた動作時間データに基づいてデータベースが作成され、データベース記憶部８２ｃにデータベースとして記憶され、このデータベース記憶部８２ｃに記憶されたデータベースが電子カムデータの作成に利用される。

以上のように、この第４実施形態においては、動作時間測定用ＮＣプログラムにより動作時間を測定して電子カム変換用データのデータベースの作成を実行することができる。
（変更例）
なお、この発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、次のように変更して具体化することも可能である。

・ 測定された動作時間データの特性あるいは傾向に応じて、近似式として一次式、二次式、三次式あるいは最小二乗法等、適切なものを用いること。
・ 実際の加工において、その動作時間を測定し、その測定結果に応じて電子カムデータ用のデータベースを逐次更新すること。

第１実施形態の工作機械における電気回路の構成を示すブロック図。 図１の工作機械における各機構部としての系統構成を示す模式図。 図１の工作機械における電子カムデータの作成動作を示すフローチャート。 図１の工作機械におけるデータベースの作成動作を示すフローチャート。 第３実施形態において時間測定データの補正を示すグラフ。 第４実施形態を示すフローチャート。

符号の説明

２０…工作機械、２２…主軸回転用モータ、２３…工具移動用モータ、２４…被加工物移動用モータ、２５…背面主軸台移動用モータ、２６…背面主軸回転用モータ、２７…データ変換手段，測定手段，書込手段及び制御手段を構成する制御ユニット部、４５…中央演算ユニット、４９…ＮＣ部用ＲＡＭ、５０…電子カムデータ作成ボタン、５１…データベース作成ボタン、５２…ＲＯＭ、５４…ＲＡＭ、５５…データ変換手段，書込手段及び測定手段を構成するパーソナルコンピュータ（ＰＣ）、Ａ１…主軸、Ａ２…背面主軸、ＴＳ１，ＴＳ２，ＴＳ３…工具。

Claims (6)

1. ＮＣプログラムを電子カムデータに変換するデータ変換手段を設けた工作機械において、
   複数のＮＣ指令に対応した動作を各々実行させて指令ごとの動作時間を測定する測定手段と、
   この測定手段により測定された動作時間をもとにした時間データを電子カムデータ変換用の動作時間としてデータベースに書き込む書込手段とを備え、
   前記データ変換手段は、前記データベースに書き込まれた動作時間のデータをもとにして電子カムデータによる動作を設定することを特徴とする工作機械。
2. 前記測定手段は、前記複数のＮＣ指令に対応した動作を各々複数回実行させることを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
3. 前記書込手段は、測定された複数の動作時間のうちで最長の動作時間をもとにした動作時間のデータをデータベースに書込むことを特徴とする請求項２に記載の工作機械。
4. 前記書込手段は、最長の動作時間に余裕時間を加算した時間データをデータベースに書込むことを特徴とする請求項３に記載の工作機械。
5. 前記書込手段は、測定された動作時間に基づく近似式の係数を時間データとしてデータベースに書込むことを特徴とする請求項１〜４のうちのいずれか一項に記載の工作機械。
6. ＮＣプログラムを電子カムデータに変換するようにした工作機械において、
   複数のＮＣ指令に対応した動作を各々実行させて指令ごとの動作時間を測定し、
   この測定された動作時間をもとにした時間データを電子カムデータ変換用の動作時間としてデータベースに書き込み、
   前記データベースに書き込まれた動作時間のデータをもとにして電子カムデータによる動作を設定することを特徴とする工作機械におけるデータ変換方法。

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