JP2008112345A - 移動体の移動制御装置、移動体の移動制御方法及び工作機械の移動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】移動体を早送りにより他の部材との干渉のおそれのない移動経路に沿って短時間で早送りで移動させることができるようにすること。
【解決手段】移動体を第１軸上及びその第１軸に交差する第２軸上において早送りによって移動させるとともに、その両軸方向への早送り移動をオーバーラップさせることにより、同移動体が所定領域の周囲を周回移動されるようにした工具送り駆動装置４８を設ける。ＣＰＵ３６，ＲＡＭ３８等は、前記第１軸及び第２軸に内接する基準円弧を設定する。そして、ＣＰＵ３６，ＲＡＭ３８等は、移動体が前記基準円弧に従って前記第１軸上から第２軸上に移行されるように、移動体の早送りのオーバーラップ移動開始タイミングを設定するとともに、設定されたタイミングで移動体が移動されるように、前記工具送り駆動装置４８の動作を制御する。
【選択図】図２

Description

この発明は、例えば、刃物台に複数の工具が並設された旋盤等の工作機械において、移動体としての刃物台を直交する２軸方向に早送りによりオーバーラップして移動させるようにした移動体の移動制御装置、その移動制御方法及び工作機械の移動制御方法に関するものである。

従来、前記のような旋盤等の工作機械において、加工に使用される工具を切替える場合には、例えば図１６及び図１７に示すような工具切替方法が採られていた。すなわち、このような工作機械では、複数のバイト等の工具６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃを並設した刃物台６１がワークＷに対応して、工具６２Ａ〜６２Ｃの進退方向であるＸ軸方向及び工具６２Ａ〜６２Ｃの並設方向であるＹ軸方向に沿って移動可能である。そして、例えば工具６２ＡによるワークＷの加工終了後に、刃先が突出している工具６２Ｂをスキップして工具６２Ｃに切替える場合には、まず、図１６（ａ）に示すように、刃物台６１は工具６２Ａの刃先がワークＷの外周面に対して所定の隙間Ｃを有する第１位置Ｐ１に位置決めされる。

その後、図１６（ｂ）に示すように、刃物台６１がＸ軸方向に移動されて、スキップされる工具６２Ｂの刃先がワークＷの外周面に対して所定の隙間Ｃを有する第２位置Ｐ２に位置決めされる。この第２位置Ｐ２は、刃物台６１をＹ軸方向に移動させた場合に、最も突出した工具６２ＢとワークＷとの干渉を回避できる経由位置である。続いて、図１６（ｃ）に示すように、刃物台６１が工具６２ＢをスキップしながらＹ軸方向に移動されて、工具６２Ｃの刃先がワークＷの中心を通るＸ軸方向の延長線上となる第３位置Ｐ３に位置決めされる。さらに、図１６（ｄ）に示すように、刃物台６１がＸ軸方向に前進移動されて、工具６２Ｃの刃先がワークＷの外周面に対して所定の隙間Ｃを有する第４位置Ｐ４に位置決めされる。

しかしながら、従来の移動制御方法では、刃物台６１が第２位置Ｐ２及び第３位置Ｐ３において、Ｘ軸方向とＹ軸方向との間で停止をともないながら移動方向を転換されるため、工具切替動作における刃物台６１の移動時間が長くかかるという問題があった。すなわち、図１７及び図１８に示すように、第１位置Ｐ１と第２位置Ｐ２との間の移動時間をｔ１、第２位置Ｐ２と第２位置Ｐ３との間での間の移動時間をｔ２、第２位置Ｐ３と第４位置Ｐ４との間の移動時間をｔ３とすると、工具交換のための移動時間ｔ０は、最短であっても、ｔ１＋ｔ２＋ｔ３となる。

一方、特許文献１には、工具を所定の時間帯において２軸方向にオーバーラップして移動させることにより、移動時間を短縮するようにした工具の移動制御方法が記載されている。また、特許文献２には、工具の交換に際して、工具を現在位置から工具交換位置に移動する間に、他の部材との干渉を回避して通過させるためのアプローチ位置を設定し、そのアプローチ位置において２方向の早送り移動を停止させることなくオーバーラップして行わせて、移動時間を短縮するようにした工具の移動制御方法が記載されている。さらに、特許文献３には、他の部材との干渉を回避するための方向転換点まで第１軸駆動装置により移動体を早送り速度で移動させ、その移動体が方向転換点に達したときから同移動体を第２軸駆動装置の移動時間内で、第１軸駆動装置の最大加減速度以下の加減速度で緩やかに移動させて、移動時間を短縮するようにした移動体の移動制御方法が記載されている。
特開平９−２６２７４２号公報 特開平１１−１０４９３４号公報 特開２００６−２４１７４号公報

ところが、これらの従来の移動制御方法においては、次のような問題があった。
すなわち、特許文献１には、工具を２軸方向でオーバーラップして同時に移動させる方法は記載されているが、工具をワーク等の他の部材と干渉しない移動経路を設定して移動させる方法については開示されていない。そのため、この特許文献１に記載の方法を図１６に示す工具切替に応用した場合、工具の選択移動時に工具とワーク等の他の部材とが干渉するおそれがある。

また、特許文献２に記載の方法では、実際に２方向の早送り移動をオーバーラップさせた場合、移動経路がアプローチ位置付近で湾曲して、工具がアプローチ位置を正確に通過しなくなる。工具を他の部材と干渉しないように、アプローチ位置を正確に通過させるためには、アプローチ位置において２方向の早送り移動を一旦停止させて転換させる必要があって、結果として移動時間を短縮させることができなくなる。

さらに、特許文献３に記載の方法では、移動体が同時に２軸方向において移動されるが、その移動体は直線状移動経路の外側領域で円弧状軌跡を描いて膨らむように遠回りして移動されるようになっているため、移動体の移動ストロークが増大し、広い移動スペースが必要になる。

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、移動体を他の部材との干渉のおそれのない短い移動経路に沿って短時間で移動させることができる移動体の移動制御装置、その制御方法及び工作機械の移動制御装置を提供することにある。

以上の目的を達成するために、移動体の移動制御装置に係る請求項１の発明においては、移動体を第１軸上及びその第１軸に交差する第２軸上において早送りによって移動させるとともに、その両軸方向への早送り移動をオーバーラップさせることにより、同移動体が所定領域の周囲を周回移動されるようにした駆動手段と、前記第１軸及び第２軸に内接する基準円弧を設定する基準円弧設定手段と、移動体の前記第１軸上から第２軸上に移行に際して、前記基準円弧に基づいて移動体の早送りのオーバーラップ移動開始タイミングを設定するタイミング設定手段と、そのタイミング設定手段によって設定されたタイミングで移動体を移動させるために、前記駆動手段の動作を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。

従って、この発明によれば、移動体の第１軸の方向に沿う移動中において、その移動体が設定された移動開始タイミングに従って第２軸の方向に移動されて、基準円弧に基づいた近似円弧軌跡を描きながら早送りされる。よって、移動体を他の部材との干渉のおそれのない移動経路に沿って早送りにより短時間で移動させることができる。このため、この発明を工作機械に適用した場合には、工作機械における刃物台等の移動体をワークと干渉することなく早送りにて所定の位置へ短時間に移動位置決めすることができて、工作機械の生産性を向上させることができる。

なお、この発明において、移動体の移動は、移動体が単独で移動する場合を含むだけではなく、移動体の固定状態において、移動体に対して相対移動可能な別の移動体が単独で移動したり、あるいは、両移動体が同時に移動したりする場合も含み、要するに、移動体が他の部材に対して相対移動することを指すものとする。また、この発明において、オーバーラップは、移動体が第１軸及び第２軸の両方向へ同時に移動されることを指すものとする。

請求項２の発明においては、請求項１に記載の発明において、前記基準円弧に対する複数の接線と、各接線の交点とを算出する第１算出手段と、前記移動体がそのオーバーラップ移動開始から、前記交点を通る前記第１軸と平行な第１軸方向線及び第２軸と平行な第２軸方向線にそれぞれ達するまでの第１時間及び第２時間を算出する第２算出手段とを備え、前記タイミング設定手段は、前記第２時間が第１時間より短い場合は、少なくとも両時間が等しくなるように前記移動体のオーバーラップ移動開始タイミングを遅延させることを特徴とする。

このように構成すれば、移動体のオーバーラップ移動開始タイミングを設定することにより、第１，第２算出手段の算出結果に基づいて、移動体の移動軌跡が基準円弧の外側に位置する交点の内側を通過するか否かを判断でき、交点の内側を通過する場合には、タイミング設定手段により、その移動軌跡が交点の外側となるように修正される。以上のように、オーバーラップ移動開始タイミングを設定すれば、早送りの速度や加減速の速度に関わらず、オーバーラップ移動開始タイミングが適切に設定される。このため、早送りの速度や加減速の速度が異なる装置であっても、柔軟に対応できる。

請求項３の発明においては、請求項２の発明において、前記複数の接線は等角度間隔に設定されることを特徴とする。
従って、基準円弧と複数の各交点との間の間隔を等しくすることができる。

請求項４の発明においては、請求項１の発明において、前記タイミング設定手段は、移動体の第１軸方向における移動量と基準円弧の径との関連によりオーバーラップ移動開始タイミングを設定したテーブルを備え、前記制御手段はそのテーブルのデータに従って駆動手段の動作を制御することを特徴とする。

このように構成すれば、テーブルを参照するのみで、オーバーラップ移動開始タイミングを設定することができ、その設定動作を素早く実行することが可能になる。
請求項５の発明においては、請求項４の発明において、前記テーブルは、前記第１軸，前記第２軸及び基準円弧に対して所定量内側に設定された連続する許容線と許容円弧とに基づいてオーバーラップ移動開始タイミングを設定したことを特徴とする。

このように構成すれば、移動体の移動軌跡を、ワーク等の他の部材に干渉することなく、より接近させることができて、その移動体の移動時間を短くでき、工作機械当に適用した場合には、生産性向上に寄与できる。

移動体の移動制御方法に係る請求項６の発明においては、移動体を第１軸上及びその第１軸に交差する第２軸上において早送りによって移動させるとともに、その両軸方向への早送り移動をオーバーラップさせることにより、同移動体を所定領域の周囲を周回移動させ、前記第１軸及び第２軸に内接する基準円弧を設定し、移動体の前記第１軸上から第２軸上に移行に際して、前記基準円弧に基づいて移動体の早送りのオーバーラップ移動開始タイミングを設定することを特徴とした。

従って、前記請求項１と同様な作用を得ることができる。
工作機械の移動制御装置に係る請求項７の発明においては、複数の工具が並設された刃物台と、その刃物台とワークとの間に第１軸の方向及びその第１軸に交差する第２軸の方向において早送りによる相対移動を生じさせるとともに、その両軸方向への早送りをオーバーラップさせることにより刃物台をワークの周囲において相対的に周回移動させるようにした駆動手段とを備え、前記工具の切替が前記駆動手段の動作によって実行されるようにした工作機械において、請求項１〜５のうちのいずれか一項に記載の構成を備えるとともに、その構成における移動体が前記刃物台であることを特徴とする。

従って、工作機械において、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、移動体を他の部材との干渉のおそれのない経路に沿って早送りで移動させることができて、生産性を向上させることができるという効果を発揮する。

以下、この発明を具体化した実施形態を説明する。
（第１実施形態）
はじめに、図１〜図９に基づいて第１実施形態について説明する。

図１に示すように、この第１実施形態の工作機械では、フレーム２１に主軸台２２がＺ軸方向へ移動可能に設置され、その主軸台２２にはＺ軸方向に延びる主軸２３が回転可能に支持されている。主軸台２２に対向して位置するように、フレーム２１には背面主軸台２４がＺ軸方向へ移動可能に設置され、その背面主軸台２４にはＺ軸方向に延びる背面主軸２５が回転可能に支持されている。そして、主軸２３及び背面主軸２５にはワークＷを把持可能なコレット２３ａ（背面主軸２５側のコレットは図示されていない）が取り付けられている。

図１に示すように、前記主軸台２２と背面主軸台２４との間において、機械フレーム２１には移動体としての刃物台２６が主軸台２２の移動方向であるＺ軸方向と直交するＸ軸方向及びＹ軸方向へ移動可能に設置されている。刃物台２６には、主軸２３上のワークＷに対してその外周側から切削加工を施すようにしたＸ軸方向に延びる複数のバイトよりなる工具２７がＹ軸方向に所定間隔をおいて並設されている。

次に、前記のような構成の工作機械の動作を制御するための制御装置３５等の構成について説明する。
図２に示すように、この制御装置３５は、ＣＰＵ３６、ＲＯＭ３７、ＲＡＭ３８、入力部３９、表示部４０、主軸回転制御回路４１、主軸送り制御回路４２、駆動部を構成する工具送り制御回路４３、背面主軸回転制御回路４４及び背面主軸送り制御回路４５を備えている。この実施形態においては、前記ＣＰＵ３６、ＲＯＭ３７、ＲＡＭ３８により基準円弧設定手段，タイミング設定手段，第１算出手段，第２算出手段及び制御手段が構成されている。

入力部３９は数値キー等を有するキーボードから構成され、ワークＷの種類や寸法のデータ等の加工に関する各種のデータやコマンド等を手動入力するものである。表示部４０は液晶ディスプレイ等の表示装置からなる。

前記ＣＰＵ３６は、主軸回転制御回路４１、主軸送り制御回路４２、工具送り制御回路４３、背面主軸回転制御回路４４及び背面主軸送り制御回路４５に作動指令を出力することにより、駆動用モータ等よりなる主軸回転駆動装置４６、主軸送り駆動装置４７、工具送り駆動装置４８、背面主軸回転駆動装置４９及び背面主軸送り駆動装置５０を介して、前記主軸２３、主軸台２２、刃物台２６、背面主軸２５及び背面主軸台２４等を作動させる。

前記工具送り駆動装置４８は、ワークＷに対する刃物台２６上の工具２７の後述する切替動作に際して、同刃物台２６をＸ軸方向またはＹ軸方向へ移動させることにより、刃物台２６をワークＷに対する工具２７の進退方向と工具２７の並設方向との２軸方向に沿って移動させるようになっている。従って、工具送り駆動装置４８は、刃物台２６がＸ軸及びＹ軸方向に移動されるように駆動するための駆動手段を構成している。

前記ＲＯＭ３７には、ワークＷに加工を施すための各種の制御プログラムが格納されている。そして、ＣＰＵ３６は、ＲＯＭ３７に記憶されたプログラムの進行を制御する。前記ＲＡＭ３８には、加工プログラムや、手動入力されたり、ＣＰＵ３６の演算により算出されたりした各種のデータ等が一時的に記憶される。例えば、ＲＡＭ３８には、各種工具２７に関する工具ピッチ等の各種のデータが記憶される。すなわち、工具が図５（ａ）〜（ｄ）に示すバイトよりなる工具２７Ａ〜２７Ｃの場合は、各工具２７Ａ〜２７Ｃ間の工具ピッチ、各工具２７Ａ〜２７Ｃのシャンク幅、各工具２７Ａ〜２７Ｃ間の離間距離Ｄ１，配列ピッチＤ３、各工具２７Ａ〜２７Ｃの刃先間の高低差を示す距離Ｄ２，Ｄ４、刃先の位置等の各種の加工に関するデータが手動入力されたり、演算されたりしてＲＡＭ３８の所定の領域に記憶される。

また、ＲＡＭ３８の別の領域には、Ｘ，Ｙ，Ｚの各軸方向における刃物台２６の早送り，切削送り等の送り移動速度ごとの最高速度データ及び加速度（減速度を含む）データが記憶されている。

さらに、ＲＡＭ３８には、後述の図６に示すプログラムにおける演算結果を一時的に保存するための一時保存領域と、演算結果を刃物台２６の動作の制御のために利用できるように保存しておくためのワーキング領域とを有している。

次に、前記のような構成の工作機械において、ワークＷの加工に用いられるバイトよりなる固定工具２７を切替える場合の動作について説明する。この切替動作は、早送りで行われる。そして、後述するが、例えば図３，図５及び図７に示すように、コーナ部Ｃ１，Ｃ２において所定領域を形成するワークＷから離隔するとともに、ワークＷの周囲をまわる半径Ｄ１〜Ｄ４の基準円弧Ｅ１が設定される。工具２７Ａ〜２７Ｃの刃先（先端）は、刃物台２６の移動により、ひとつのコーナ部Ｃ１において、前記基準円弧Ｅ１の外側をその基準円弧Ｅ１に基づいて設定されたオーバーラップ移動開始タイミングに従ってオーバーラップ（Ｘ軸とＹ軸の同時）移動を行い、図４に示す円弧状の軌跡（以下、近似円弧または近似円弧軌跡という）Ｅ２を描きながら移動し、次いで直線軌跡を描きながら移動し、さらに他のコーナ部Ｃ２において、基準円弧Ｅ１の外側を基準円弧Ｅ１に基づいた近似円弧軌跡Ｅ２を描きながら移動する。なお、図５において、ワークＷの外側の基準円弧Ｅ１に沿って移動するのは工具２７Ｂの刃先（先端）であるが、以降においては、この刃先（先端）の移動を刃物台２６の移動ということにして説明する。

ここで、図４に示す刃物台２６の近似円弧軌跡Ｅ２は、Ｘ，Ｙ軸方向への早送りの移動をオーバーラップさせた結果である。すなわち、前記基準円弧Ｅ１に従う刃物台２６の近似円弧移動は、刃物台２６がＸ軸方向またはＹ軸方向に移動している所定のタイミングにおいて、それぞれ他方向であるＹ軸方向またはＸ軸方向への移動をオーバーラップさせることにより得ることができる。例えば、図４に示すように、先行して移動を開始したＸ軸方向への移動が所定のタイミングに達したところで、Ｙ軸方向への移動を開始させることによって、Ｘ，Ｙ両軸方向への移動がオーバーラップされて近似円弧軌跡Ｅ２を描く移動が行われる。近似円弧軌跡Ｅ２が形成される理由は以下の通りである。すなわち、Ｘ，Ｙ軸方向への刃物台２６の移動において、その刃物台２６が瞬間的にトップスピードに達してその速度が維持されるのであれば、図４において近似円弧軌跡Ｅ２は形成されず、傾斜した直線軌跡が形成される。しかし、実際には、速度域の両端に加速域及び減速域が形成されるために、近似円弧軌跡Ｅ２が形成される。そして、図４から明らかなように、オーバーラップ移動開始タイミングＫが早いほどオーバーラップ時間が長くなって、近似円弧軌跡Ｅ２の曲率半径が大きくなり、オーバーラップ移動開始タイミングＫが遅いほど近似円弧軌跡Ｅ２の曲率半径が小さくなる。

さて、図５（ａ）（ｂ）に示すように、工具２７Ａ〜２７Ｃ（本図では単純化のため矩形で示されている）が例えばＹ軸方向に沿って並設されていて、そのＹ軸方向に沿って切替移動される際には、刃物台２６は、最も突出している工具２７（本図では２７Ｂ）とワークＷとの干渉を回避するために、工具２７の取付誤差等を考慮して隙間Ｃが確保されるようにＸ軸方向に退避される。このときの工具２７Ａ〜２７Ｃ及び刃物台２６のＸ軸方向の位置を退避位置とし、その退避位置をＸ軸方向の移動範囲端とする。従って、最も突出している工具２７Ｂの突出量に応じてＸ軸方向への移動量が決定される。また、切り替えようとする工具２７間の距離に応じてＹ軸方向への移動量が決定される。

図５（ａ）（ｂ）においては、刃物台２６の左方移動により左側の工具２７Ａから右側の工具２７Ｂまたは２７Ｃに工具切替が行われる。ここで、工具２７Ａの刃先に対して移動方向後方側に最も突出した工具２７Ｂが隣接する場合、工具２７Ａの刃先と前記工具２７Ｂの外周面との間の離間距離Ｄ１と、退避移動開始位置から退避位置までの退避距離Ｄ２とに基づき、短い方の距離Ｄ１またはＤ２を半径とした基準円弧Ｅ１（図３の右側の基準円弧）が設定される。そして、刃物台２６は基準円弧Ｅ１の外側を基準円弧Ｅ１に基づいた近似円弧軌跡Ｅ２を描きながら移動する。ただし、図５（ｂ）に示すように、基準円弧Ｅ１の半径がＤ１の場合は、その半径Ｄ１が退避距離Ｄ２より短いため、まず刃物台２６が離間距離Ｄ１と退避距離Ｄ２のほぼ差分だけＸ軸方向へ直線的に退避した後に基準円弧Ｅ１に従って移動する。

次に、図５（ｃ）（ｄ）は、工具２７がＹ軸方向に沿って工具切替する際、切替えられる工具２７が退避位置からワークＷに対して接近される動作を示す。
すなわち、刃物台２６は退避位置に移動されている。そして、工具２７Ａ〜２７Ｃの配列ピッチＤ３と、退避位置から刃先がワークＷとの間に隙間Ｃが確保される位置までの接近距離Ｄ４とに基づいて、短い方の距離Ｄ３またはＤ４を半径とした基準円弧Ｅ１が設定される。そして、刃物台２６は、基準円弧Ｅ１に基づいた近似円弧軌跡Ｅ２を描きながら基準円弧Ｅ１の外側を移動する。ただし、移動半径がＤ３の場合は、接近距離Ｄ４より移動半径が小さいため、まず刃物台２６が基準円弧Ｅ１に従って近似円弧軌跡Ｅ２を描きながら接近した後に接近距離Ｄ４と配列ピッチＤ３とのほぼ差分だけＸ軸方向へ直線的に接近する。

以上のように、工具切替する際、離間距離Ｄ１と退避距離Ｄ２、配列ピッチＤ３と接近距離Ｄ４をそれぞれ比較して基準円弧Ｅ１を求め、工具２７Ａ〜２７ＣをワークＷと干渉することなく基準円弧Ｅ１の外側において早送りで移動せることができる。

次に、工具２７の切替動作の手順を説明する。図６は、オーバーラップ移動開始タイミングＫの設定ルーチンを示すものであり、このルーチンは、図２のＲＯＭ３７に格納されたプログラムがＣＰＵ３６の制御のもとに進行するものである。

すなわち、図２に示す入力部３９において、工具切替のための所定の操作がなされると、図６に示すステップＳ１（以後、「ステップ」を省略する）において、基準円弧Ｅ１の半径Ｄ１〜Ｄ４が算出されて、その半径Ｄ１〜Ｄ４のデータがＲＡＭ３８のワーキング領域に記憶される。この基準円弧Ｅ１は、刃物台２６の移動経路である第１軸及び第２軸に内接するように設定される。基準円弧Ｅ１の設定が終了すると、次に、この基準円弧Ｅ１に従って基準円弧Ｅ１の外側に刃物台２６の近似円弧軌跡Ｅ２が設定されるように、オーバーラップ移動開始タイミングの設定のための処理が実行される。

すなわち、Ｓ２においては、各コーナ部Ｃ１，Ｃ２において、刃物台２６が先行して移動するＸ軸またはＹ軸を第１軸、後から移動するＹ軸またはＸ軸を第２軸として、第２軸方向への動作開始タイミングが決められた値に設定される。例えば、図３において、右側の第１コーナ部Ｃ１においては、Ｘ軸が第１軸，Ｙ軸が第２軸、左側の第２コーナ部においては、Ｙ軸が第１軸，Ｘ軸が第２軸となる。この第２軸の動作開始タイミングは、例えば第２軸の動作開始タイミングを第１軸の動作開始タイミングと一致させるか、第２軸の動作開始タイミングが第１軸の動作開始タイミングに対して若干遅延されるようにＲＯＭ３７に設定されている。要するに、この段階では第２軸の動作開始タイミングが第１軸の動作開始タイミングより先行していなければよい。なお、図４は、Ｘ軸が第１軸、Ｙ軸が第２軸になっているため、図３の右側のコーナ部Ｃ１の例を示している。

Ｓ３においては、図８（ａ）に示すように、基準円弧Ｅ１に対して所定の等間隔角度θごとに複数の接線Ｌ１が算出されるとともに、それらの接線Ｌ１の交点としての交点座標Ｆが算出される。このように、接線Ｌ１が等角度間隔であるため、各交点座標Ｆと基準円弧Ｅ１との間の各距離を等しくすることができる。図８（ａ）においては、接線Ｌ１は、第１軸であるＸ軸及び第２軸であるＹ軸を含めて４本であり、従って、その交点座標Ｆは３箇所に等間隔をおいて設定される。前記所定角度θは、手動入力等によってあらかじめ設定されたものであり、従って、接線Ｌ１の本数及び交点座標Ｆの数はあらかじめ設定される。

Ｓ４においては、前記刃物台２６が前記オーバーラップ移動開始タイミングにより作成される近似円弧軌跡Ｅ２で移動したものと仮定して、図８（ｂ）及び図９（ａ）に示すように、その刃物台２６が前記交点座標Ｆを通る第２軸方向線としてのＹ軸方向線Ｌ３及び第１軸方向線としてのＸ軸方向線Ｌ２にそれぞれ達する第１時間ｔ１，第２時間ｔ２が算出される。

次いで、Ｓ５においては、時間ｔ１と時間ｔ２とが比較される。ｔ１＝ｔ２であれば、前記近似円弧軌跡Ｅ２はこの交点座標Ｆ上を通過することになる。ｔ１＜ｔ２であれば、図８（ｂ）に実線で示すように、近似円弧軌跡Ｅ２は基準円弧Ｅ１の外側で、かつ交点座標Ｆを介して基準円弧Ｅ１から離隔する外側に位置する。ｔ１＞ｔ２であれば、図８（ｂ）に２点鎖線で示すように、近似円弧軌跡Ｅ２は交点座標Ｆよりも基準円弧Ｅ１側に位置する。従って、ｔ１≦ｔ２が満足されれば、近似円弧軌跡Ｅ２が基準円弧Ｅ１の内側に入り込むことはないが、ｔ１＞ｔ２の場合は、図８（ｃ）に２点鎖線で示すように、刃物台２６が基準円弧Ｅ１の内側を移動する可能性があり、工具２７Ａ〜２７ＣがワークＷと干渉するおそれがある。つまり、前記交点座標Ｆと基準円弧Ｅ１とは近接しているので、ｔ１＞ｔ２であれば、交点座標Ｆ付近（交点座標Ｆの第１軸方向延長位置）で、近似円弧軌跡Ｅ２が基準円弧の内側に入り込んでいる可能性が高い。さらに、近似円弧軌跡Ｅ２が交点座標Ｆ付近で基準円弧Ｅ１よりも外側であっても、次の交点座標Ｆまでの間で基準円弧Ｅ１の内側に入り込んでいるおそれがある。これは、交点間の移動軌跡が直線状に近い場合は、一箇所の交点座標Ｆで内側に入っていれば、その前後の交点座標Ｆとの間の近似円弧軌跡Ｅ２が基準円弧Ｅ１の内側に入り込んでいる可能性が高いためである。なお、本実施形態の動作のように、第１軸が第２軸に対して先行もしくは同時に移動開始するとともに、二つの軸がオーバーラップ移動し、その後第１軸が第２軸に対して先行もしくは同時に停止するという条件のもとでは、移動軌跡は通常直線状または外側に膨らんだ円弧状の軌跡となり、内側に膨らんだ軌跡とはならない。このため、すべての交点座標Ｆにおいて移動軌跡が外側に存在すれば、すべての移動範囲で基準円弧Ｅ１の内側に入り込むことはない。

従って、ｔ１＞ｔ２の場合は、Ｓ６において、図９（ｂ）に示すように、ｔ１＝ｔ２とするために、第２軸方向への動作開始タイミングが遅延される。
そして、ｔ１＝ｔ２またはｔ１＜ｔ２を表すオーバーラップ移動開始タイミングＫのデータがＲＡＭ３８の一時保存領域に保存される。

ｔ１＝ｔ２またはｔ１＜ｔ２が満足された場合は、Ｓ７へ移行される。
Ｓ７においては、すべての交点座標Ｆについて、Ｓ３〜Ｓ６の処理が終了しているか否かが判断され、終了していればプログラムがＳ８へ進行され、終了していなければ、Ｓ３へ戻る。

Ｓ８においては、例えば図３に示す経路のすべてコーナ部Ｃ１，Ｃ２に対してＳ２〜Ｓ７の処理が終了しているか否かが判断され、終了していれば、つまり、すべてのコーナについてオーバーラップ移動開始タイミングＫの設定が終了していれば、プログラムがＳ９へ移行する。終了していなければＳ２へ戻り、次のコーナ部に対するオーバーラップ移動開始タイミングＫの処理に移行する。

このようにして、工具２７Ａ〜２７Ｃが基準円弧Ｅ１の外側を移動するルート，言い換えればワークＷと干渉しない近似円弧軌跡Ｅ２を表すオーバーラップ移動開始タイミングＫが算出され、Ｓ９において、そのオーバーラップ移動開始タイミングＫのデータがＲＡＭ３８の一時保存領域からワーキング領域に転送されて記憶される。

従って、その後は、工具切替の動作に際して刃物台２６は基準円弧Ｅ１の外側を近似円弧軌跡Ｅ２を描きながら早送りで移動されるとともに、工具２７Ａ〜２７ＣとワークＷの外周面とが干渉することを防止できる。従って、工具２７Ａ〜２７Ｃの切替を短時間で行うことができ、工作機械の稼働効率を向上させることができる。

なお、図８（ｄ）に示すように、等角度間隔に設定される接線Ｌ１の本数が多くなるほど、交点座標Ｆが基準円弧Ｅ１に接近するため、近似円弧軌跡Ｅ２を基準円弧Ｅ１により接近させることが可能になる。図８（ａ）（ｂ）では説明を簡略化するため等間隔角度θの値を３０度にした例を示したが、実際には１〜１８度程度に設定されるため、交点座標Ｆは基準円弧Ｅ１にかなり近接した位置に存在することになる。従って、この場合には、近似円弧軌跡Ｅ２の経路を短くすることが可能になり、工具切替をさらに短縮することができる。

この実施形態においては、以下の効果を得ることができる。
（１） 刃物台２６が工具切替に際してＸ軸方向及びＹ軸方向への早送りによるオーバーラップ移動により基準円弧Ｅ１に基づいた近似円弧軌跡Ｅ２を描きながら移動される。このため、図１６〜図１８に示す従来の工具切替方法の場合と比較して、図１８の２点鎖線から明らかなように、工具切替に要する時間ｔ_０を短縮することができる。従って、工作機械の生産性を向上させることができる。

（２） 工具２７Ａ〜２７ＣがワークＷから所定距離離隔した基準円弧Ｅ１の外側を移動するため、工具２７Ａ〜２７Ｃの選択移動時に同工具２７Ａ〜２７ＣとワークＷとの干渉を未然に防止できる。

（３） 刃物台２６のオーバーラップ移動開始タイミングＫを設定すればよいだけであるので、メモリの負担を少なくすることができる。
（４） 刃物台２６は、コーナ部Ｃ１及びＣ２において、Ｘ軸とＹ軸とにより区画された領域内を近似円弧軌跡Ｅ２を描きながら移動され、その領域外に出ることがないため、刃物台２６及び工具２７Ａ〜２７Ｃの移動経路を短くすることができ、移動時間短縮によって生産性向上を図ることができる。

（５） 刃物台２６のオーバーラップ移動開始タイミングＫを設定することにより、刃物台２６の近似円弧軌跡Ｅ２が基準円弧Ｅ１の外側に位置する交点座標Ｆの内側を通過するか否かが算出される。近似円弧軌跡Ｅ２が交点座標Ｆの内側である場合には、その近似円弧軌跡Ｅ２が交点の外側となるようにオーバーラップ移動開始タイミングＫが遅延される。従って、早送りの速度や加減速の速度等に関わらず、オーバーラップ移動開始タイミングＫが適切に設定される。このため、早送りの速度や加減速の速度が異なる装置であっても、柔軟に対応できる。

（第２実施形態）
次に、この発明の第２実施形態を図１〜図７，図１０〜図１２に基づいて前記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。

この第２実施形態においては、図４及び図７に示すように、ワークＷと干渉しない近似円弧軌跡Ｅ２を形成するためのオーバーラップ移動開始タイミングが演算によって設定されるのではなく、図１０に示すプログラムに基づき、図１１及び図１２に示すテーブルに従って設定される。これらのテーブルは、あらかじめ刃物台２６第１軸方向への移動量と基準円弧の半径との関係から算出したオーバーラップ開始タイミングのデータテーブルであって、コーナ部Ｃ１，Ｃ２にそれぞれ対応してＲＡＭ３８の所定領域に設定される。図１１は、図３及び図５（ａ）（ｂ）に示す第１コーナ部Ｃ１におけるオーバーラップ移動開始タイミングを設定するものであり、図１２は、図３及び図５（ｃ）（ｄ）に示す第２コーナ部Ｃ２におけるオーバーラップ移動開始タイミングＫを設定するものである。

そして、工具の選択動作時にはＣＰＵ３６により、まず、図１０のＳ１０１において前記第１実施形態と同様に基準円弧Ｅ１が算出される。次いで、Ｓ１０２において、図１１に示すＲＡＭ３８のデータテーブルから、第１コーナ部Ｃ１における刃物台２６の第１軸方向への移動量，すなわちＸ軸方向への移動量と、基準円弧Ｅ１の半径との関係からからオーバーラップ開始タイミングが抽出されて、ＲＡＭ３８のワーキング領域に記憶される。例えば、刃物台２６のＸ軸方向の移動量が１０ｍｍで基準円弧の半径が６ｍｍである場合には、図１１に示すデータテーブルから、オーバーラップ移動開始タイミングの４．１ｍｍが求められる。そして、Ｓ１０３において、Ｘ軸方向の移動量が４．１ｍｍのところからＹ軸方向へのオーバーラップ移動が開始されて、刃物台２６が第１コーナ部Ｃ１において基準円弧Ｅ１の外側をワークＷと干渉することなく、近似円弧軌跡Ｅ２を描きながら移動される。

また、第２コーナ部Ｃ２においては、Ｓ１０１における基準円弧Ｅ１の算出に続いて、Ｓ１０２において、図１２に示すＲＡＭ３８のデータテーブルから、第１軸であるＹ軸方向への刃物台２６の移動量と基準円弧Ｅ１の半径とからオーバーラップ移動開始タイミングが抽出されて、ＲＡＭ３８のワーキング領域に記憶される。例えば、Ｙ軸方向の移動量が４０ｍｍで基準円弧Ｅ１の半径が６ｍｍである場合には、図１２に示すテーブルから、オーバーラップ移動開始タイミングＫの位置である３４．１ｍｍが求められる。そして、Ｓ１０３において、Ｙ軸方向の移動量が３４．１ｍｍのところから第２コーナ部Ｃ２におけるＸ軸方向へのオーバーラップ移動が開始されて、刃物台２６が基準円弧Ｅ１の外側を近似円弧軌跡Ｅ２を描きながら移動される。

従って、この第２実施形態においては、以下の効果がある。
（６） オーバーラップ移動開始タイミングの設定に当たっては、テーブルからそのオーバーラップ移動開始タイミングのデータが抽出されるため、移動開始タイミングの設定を短時間で素早く行うことができる。

（第３実施形態）
次に、この発明の第３実施形態を図１３〜図１５に基づいて前記第２実施形態と異なる部分を中心に説明する。

この第３実施形態においては、図１３（ａ）に示すように、基準円弧Ｅ１とワークＷの外周面との間で、ワークＷに接しない領域に許容円弧Ｅ３及び直線よりなる許容線Ｅ４を仮想により設定して、テーブルを作成したものである。許容線Ｅ４は許容円弧Ｅ３の端部に連続する。すなわち、この第３実施形態は、刃物台２６の近似円弧軌跡Ｅ２の少なくとも両端部が許容円弧Ｅ３及び許容線Ｅ４と基準円弧Ｅ１との間に位置することを許容するものである。この許容円弧Ｅ３及び許容線Ｅ４は、図５に示す隙間Ｃを考慮して設定され、例えば、第１軸，第２軸及び基準円弧Ｅ１より内側に、基準円弧Ｅ１側から隙間Ｃの２０％程度の位置に設定される。そして、この許容円弧Ｅ３及び許容線Ｅ４のデータは、ＲＯＭ３７にあらかじめ設けられるか、もしくは使用者が手動で入力部３９から入力する。

このため、図１４及び図１５から明らかなように、テーブルのデータは、オーバーラップ移動開始タイミングＫが早められるものとなっている。
例えば、前記と同様に、第１コーナ部Ｃ１において、刃物台２６のＸ軸方向の移動量が１０ｍｍで基準円弧の半径が６ｍｍである場合には、図１４に示すデータテーブルから、オーバーラップ移動開始タイミングＫとして３．８ｍｍが求められる。そして、Ｓ１０３において、Ｘ軸方向の移動量が３．８ｍｍのところからＹ軸のオーバーラップ移動が開始されて、刃物台２６が基準円弧の外側を近似円弧軌跡Ｅ２を描きながら移動される。

また、第２コーナ部において、Ｙ軸方向の移動量が４０ｍｍで基準円弧Ｅ１の半径が６ｍｍである場合には、図１５に示すテーブルから、オーバーラップ移動開始タイミングＫとして２９．６ｍｍが求められる。そして、Ｓ１０３において、Ｙ軸方向の移動量が２９．６ｍｍのところからＸ軸のオーバーラップ移動が開始される。

また、この実施形態において、許容円弧Ｅ３を設定しないで許容線Ｅ４のみを採用することもできる。この場合は、図１３（ｂ）に示すように、許容線Ｅ４を基準円弧Ｅ１の位置まで延長している。従って、基準円弧Ｅ１と許容線Ｅ４とで仮想的にワークＷに接しない領域を設定してテーブルが作成される。

従って、この第３実施形態においては、以下の効果がある。
（７） 刃物台２６を基準円弧Ｅ１の内側を移動させることができるため、刃物第２６の移動経路を短くすることが可能となり、工具切替に要する時間を短縮できる。

（変更例）
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・ 前記実施形態では、この発明を工作機械の工具切替動作における刃物台２６の移動制御において具体化したが、例えばワーク等を把持して１つの位置から他の位置に搬送する搬送ロボット等の搬送装置の他の装置に具体化してもよい。

・ 前記実施形態においては、刃物台２６のＸ軸上及びＹ軸上における位置データによりオーバーラップ移動開始タイミングを設定したが、刃物台２６の移動開始からの時間データによりオーバーラップ移動開始タイミングを設定すること。

・ 前記実施形態では、第１軸と第２軸を直交させたが、両軸を斜交させた構成においてこの発明を具体化すること。
・ 前記実施形態では、バイトよりなる工具２７の切替においてこの発明を具体化したが、回転工具等の他の工具の切替において具体化すること。

一実施形態の移動制御装置を備えた工作機械を示す要部斜視図。 図１の移動制御装置の回路構成を示すブロック図。 刃物台の移動経路を示す線図。 オーバーラップ移動開始タイミングと近似円弧軌跡との関係を示す線図。 （ａ）〜（ｄ）は図１の工作機械における工具の切替移動動作を順に示す部分正面図。 第１実施形態におけるオーバーラップ移動開始タイミングの設定プログラムを示すフローチャート。 基準円弧と近似円弧軌跡との関係を示す線図。 （ａ）〜（ｄ）は、オーバーラップ移動開始タイミングの設定における基準円弧と近似円弧との関係を示す線図。 （ａ）（ｂ）は、オーバーラップ移動開始タイミングの設定における第１時間と第２時間との関係を示す線図。 第２実施形態におけるオーバーラップ移動開始タイミングの設定プログラムを示すフローチャート。 第１コーナ部におけるオーバーラップ移動開始タイミングの設定テーブルを示すマトリクス。 第２コーナ部におけるオーバーラップ移動開始タイミングの設定テーブルを示すマトリクス。 （ａ）は第３実施形態における基準円弧，近似円弧軌跡及び許容円弧等の関係を示す線図、（ｂ）は第３実施形態における基準円弧，近似円弧軌跡，許容円弧及び許容線等の関係を示す線図。 第３実施形態における第１コーナ部のオーバーラップ移動開始タイミングの設定テーブルを示すマトリクス。 第３実施形態における第２コーナ部のオーバーラップ移動開始タイミングの設定テーブルを示すマトリクス。 （ａ）〜（ｄ）は従来の工作機械における工具の選択移動動作を順に示す部分正面図。 図１６における工具の移動経路を示す線図。 図１７の工具の移動時における速度変化を示すグラフ。

符号の説明

２６…刃物台、２７Ａ〜２７Ｃ…工具、３５…制御装置、３６…ＣＰＵ、３７…ＲＯＭ、３８…ＲＡＭ、４８…工具送り駆動装置、Ｆ…交点としての交点座標、Ｌ１…接線、Ｗ…ワーク、Ｅ１…基準円弧、Ｅ３…許容円弧、Ｅ４…許容線、Ｋ…オーバーラップ移動開始タイミング、ｔ１…第１時間、ｔ２…第２時間。

Claims (7)

1. 移動体を第１軸上及びその第１軸に交差する第２軸上において早送りによって移動させるとともに、その両軸方向への早送り移動をオーバーラップさせることにより、同移動体が所定領域の周囲を周回移動されるようにした駆動手段と、
   前記第１軸及び第２軸に内接する基準円弧を設定する基準円弧設定手段と、
   移動体の前記第１軸上から第２軸上に移行に際して、前記基準円弧に
   基づいて移動体の早送りのオーバーラップ移動開始タイミングを設定するタイミング設定手段と、
   そのタイミング設定手段によって設定されたタイミングで移動体を移動させるために、前記駆動手段の動作を制御する制御手段と
   を備えたことを特徴とする移動体の移動制御装置。
2. 前記基準円弧に対する複数の接線と、各接線の交点とを算出する第１算出手段と、
   前記移動体がそのオーバーラップ移動開始から、前記交点を通る前記第１軸と平行な第１軸方向線及び第２軸と平行な第２軸方向線にそれぞれ達するまでの第１時間及び第２時間を算出する第２算出手段とを備え、
   前記タイミング設定手段は、前記第２時間が第１時間より短い場合は、少なくとも両時間が等しくなるように前記移動体のオーバーラップ移動開始タイミングを遅延させることを特徴とする請求項１に記載の移動体の移動制御装置。
3. 前記複数の接線は等角度間隔に設定されることを特徴とする請求項２に記載の移動体の移動制御装置。
4. 前記タイミング設定手段は、移動体の第１軸方向における移動量と基準円弧の径との関連によりオーバーラップ移動開始タイミングを設定したテーブルを備え、前記制御手段はそのテーブルのデータに従って駆動手段の動作を制御することを特徴とする請求項１に記載の移動体の移動制御装置。
5. 前記テーブルは、前記第１軸，前記第２軸及び基準円弧に対して所定量内側に設定された連続する許容線と許容円弧とに基づいてオーバーラップ移動開始タイミングを設定したことを特徴とする請求項４に記載の移動体の移動制御装置。
6. 移動体を第１軸上及びその第１軸に交差する第２軸上において早送りによって移動させるとともに、その両軸方向への早送り移動をオーバーラップさせることにより、同移動体を所定領域の周囲を周回移動させ、
   前記第１軸及び第２軸に内接する基準円弧を設定し、
   移動体の前記第１軸上から第２軸上に移行に際して、前記基準円弧に基づいて移動体の早送りのオーバーラップ移動開始タイミングを設定することを特徴とした移動体の移動制御方法。
7. 複数の工具が並設された刃物台と、
   その刃物台とワークとの間に第１軸の方向及びその第１軸に交差する第２軸の方向において早送りによる相対移動を生じさせるとともに、その両軸方向への早送りをオーバーラップさせることにより刃物台をワークの周囲において相対的に周回移動させるようにした駆動手段とを備え、
   前記工具の切替が前記駆動手段の動作によって実行されるようにした工作機械において、
   請求項１〜５のうちのいずれか一項に記載の構成を備えるとともに、その構成における移動体が前記刃物台であることを特徴とする工作機械の移動制御装置。

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