JP2013123757A - 工作機械 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ワーク保持部と、主軸と、送り装置と、ワークを工具により目標形状に加工するための加工データに従って位置制御信号を生成し、該位置制御信号により駆動部の送り動作を制御する制御装置20と、加工によって、工具がワークから受ける反力を検出する反力検出部27と、反力検出部27によって検出された前記反力に基づいて、位置制御に係る目標制御位置に対する工具の変位量を導出する変位量導出部28と、変位量導出部28によって導出された前記変位量を受信して、前記変位量を打ち消すための修正データを、前記位置制御信号または前記加工データに加算する加算部29とを備える。
【選択図】図3
Description
ワークを保持するワーク保持部と、
工具を保持する主軸と、
駆動部を有し、前記ワーク保持部と主軸とのいずれか一方を該駆動部により駆動して、前記ワーク保持部と主軸とを相対的に移動させる送り装置と、
前記ワークを前記工具により目標形状に加工するための加工データに従って位置制御信号を生成し、該位置制御信号により前記駆動部の送り動作を制御する制御部と、
前記加工によって、前記工具が前記ワークから受ける反力を検出する反力検出部と、
前記反力検出部によって検出された前記反力に基づいて、位置制御に係る目標制御位置に対する工具の変位量を導出する変位量導出部と、
前記変位量導出部によって導出された前記変位量を受信して、前記変位量を打ち消すための修正データを、前記位置制御信号または前記加工データに加算する加算部とを備えたことを特徴とする工作機械に係る。
〔1,工作機械の全体構成〕
上記に示した制御装置20の構成(機能ブロック)を、図3を用いて説明する。
図3に示すように、制御装置20は、加工プログラム記憶部21,プログラム解析部22,位置生成部23,位置制御部24,速度制御部25,電流制御部26,反力検出部27,変位量導出部28,加算部29から構成される。
(式1)
A=(tanθ−ボールの摩擦係数)/tanθ
数式1において、ボールの摩擦係数は、0.001〜0.003であるから、逆動作の伝達値を低く見積もる値として、上記の値のうち、ボールの摩擦係数に0.003の値を採用して以下試算する。数式1において、θはねじの溝の傾きなので、ボールねじの直径を40mm、リードを20mmとすると、数式2が成り立つ。
(式2)
tanθ=20/(40*π)=0.159
このtanθの値を数式1に代入すると、伝達率比Aは次のとおりとなる。
(式3)
A=(0.159−0.003)/0.159=0.98
すなわち、ボールねじを用いた逆動作(テーブル2から駆動モータ10への力伝達)の場合の力伝達効率は、正動作(駆動モータ10からテーブル2への力伝達)のときの伝達効率を基準(100%)として、約2%しか低下しないことがわかる。つまり、逆動作における力伝達効率は、正動作と同様、十分に高いので、ワークWに働くY軸方向の力がボールねじ9を介して駆動モータ10に伝達される場合であっても、その力の大きさは、駆動モータ10におけるトルク(電流値)の値に、十分に反映される。
図1の工作機械において、例えばY軸方向に十分な厚みがあるワークWの両側を、エンドミルからなる工具3で、所定の寸法Tを目指して加工する。このときのY軸方向のトルク(駆動モータ10の電流値の変化分)を観測しておき、加工反力の大きさ(F)を検出しておく。仕上がったワークWの寸法は、前述のように、加工反力による工具の変位量Δの分だけ目標制御位置に対して削り込みが足りないものとなり(ワークWの両側から加工するので、合計2Δの削り込みが不足する)、仕上がりワークWの寸法は、目標寸法より2Δだけ大きくなる。したがって、実際に得られたワークWの寸法と指令寸法との差(2Δ)を半分にすれば、Δの値が判明し、加工反力の大きさ(F)と変位量(Δ)との組み合わせが得られる。これにより、F=K×Δの関係から弾性定数Kの値を求めることができる。
2 テーブル
3 工具
4 サドル
5 送り装置
6 案内機構部
7 駆動機構部
8 ボールねじ
10 駆動モータ
11 位置検出器
12 ナット
20 制御装置
21 加工プログラム記憶部
22 プログラム解析部
23 位置生成部
24 位置制御部
25 速度制御部
26 電流制御部
27 反力検出部
28 変位量導出部
29 加算部
B ベッド
C コラム
H 主軸ヘッド
S 主軸
W ワーク
Claims (2)
- ワークを保持するワーク保持部と、
工具を保持する主軸と、
駆動部を有し、前記ワーク保持部と主軸とのいずれか一方を該駆動部により駆動して、前記ワーク保持部と主軸とを相対的に移動させる送り装置と、
前記ワークを前記工具により目標形状に加工するための加工データに従って位置制御信号を生成し、該位置制御信号により前記駆動部の送り動作を制御する制御部と、
前記加工によって、前記工具が前記ワークから受ける反力を検出する反力検出部と、
前記反力検出部によって検出された前記反力に基づいて、位置制御に係る目標制御位置に対する工具の変位量を導出する変位量導出部と、
前記変位量導出部によって導出された前記変位量を受信して、前記変位量を打ち消すための修正データを、前記位置制御信号または前記加工データに加算する加算部とを備えたことを特徴とする工作機械。 - 前記駆動部は、駆動モータからなり、
前記反力検出部は、前記駆動モータに流れる電流値の変化量に基づいて、前記反力を検出することを特徴とする請求項1に記載の工作機械。
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