JP2017126274A - タレット回転による切込み制御機能を有する数値制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の数値制御装置1は、プログラム指令を解析して移動指令データを生成する指令解析部10と、プログラム指令が前記工具を前記ワークの回転軸と直交する第1の直線軸方向への移動を指令している場合、プログラム指令による工具の第1の直線軸方向への移動の指令値をタレットの回転角度の指令値へと変換する軸移動量算出部11と、を備え、プログラム指令による前記第1の直線軸方向への移動の指令に代えて前記軸移動量算出部が算出した前記タレットの回転角度の指令値による前記タレットの回転指令により前記工具の位置を制御することを特徴とする。
【選択図】図3
Description
<第1の実施形態>
第1の実施形態では、指令されたX軸方向の直線切込み量を実現するように、タレットの回転を制御する数値制御装置について説明する。本実施形態では、図1、図2に示すように、回転するワークに対してタレットに取付けられている工具を押し当てて加工をするタイプの機械を対象とする。タレットはZ軸方向の直線移動と回転角度制御が可能で、Z軸方向以外の直線移動機構以外はないものとする。また、ワークは主軸として回転する。一般的な旋盤ではタレットがZ軸方向以外にも直線移動できる機構が備わっているが、今回扱う機械構造ではそれを不要としている。
このような機械構造において、Xとθとの関係は以下に示す数1式のようになる。また、数1式をθについて解くと、以下に示す数2式のようになる。
指令解析部10は、図示しないメモリに記憶されるプログラム20から各軸の移動量の指令を含むブロックを逐次読み出して解析し、解析結果に基づいて各軸の移動を指令する移動指令データを作成し、作成した該移動指令データを軸移動量算出部11へと出力する。
加減速制御部13は、補間部12が出力した補間データに基づいて、加減速処理を行って補間周期毎の各駆動軸の速度を算出し、算出した結果を適用した補間データをサーボ制御部14へ出力する。
そして、サーボ制御部14は、加減速制御部13の出力に基づいて制御対象となる機械の各軸のサーボモータ2を制御する。
●[ステップSA01]指令解析部10は、図示しないメモリに記憶されるプログラム20から各軸の移動量の指令を含むブロックを逐次読み出して解析し、解析結果に基づいて各軸の移動を指令する移動指令データを作成し、作成した該移動指令データを軸移動量算出部11へと出力する。
●[ステップSA02]軸移動量算出部11は、X軸に関する指令値がワークの直径値を指令するものであるのか、ワークの半径値を指令するものであるのかを判定する。X軸に関する指令値がワークの直径値を指令するものである場合にはステップSA03へ処理を移行し、ワークの半径値を指令するものである場合にはステップSA04へ処理を移行する。
●[ステップSA04]軸移動量算出部11は、指令されたX軸に関する指令値に基づいて数2式を使用した演算を行い、数2式の解が存在するか否かを判定する。数2式の解が存在する場合にはステップSA05へと処理を移行し、数2式の解が存在しない場合にはステップSA07へと処理を移行する。
●[ステップSA06]ステップSA05で軸移動量算出部11が算出したタレットの回転角度θが適用された移動指令データに基づいて、補間部12、加減速部13で補間処理、加減速処理が行われ、処理結果に基づいてサーボ制御部14により各軸のサーボモータ2の制御を行い、本処理を終了する。
●[ステップSA07]軸移動量算出部11は、指令されたX軸に関する指令値をタレットの回転角度θへと変換できないことをオペレータへと指令し、加工処理を中断する。
第2の実施形態では、タレットに複数の工具が取付けられた機械を本発明の数値制御装置で制御する場合について説明する。通常、タレットには複数の工具が取付けられており、タレットを回転させることにより工具交換が行われる。本実施形態の数値制御装置では工具交換の際にタレットの回転可能角度の切換え制御と、工具交換に適した位置へのタレットの移動と、タレットの回転角度θの値の自動変更制御とを行う。なお、本実施形態による数値制御装置が備える機能ブロックは図3に示した第1の実施形態による数値制御装置の機能ブロックと同様のものである。
以下では、上記した本実施形態の数値制御装置による制御の詳細について述べる。
この場合、例えば図7のように工具1で加工中、工具1をワークから離すためにタレットを回転させる際、回転角度が大き過ぎると工具2がワークに干渉する可能性がある。
一方、図8のように工具交換はワークから離れて通常は実行するので、タレットの回転角度に関わらずワークと工具は干渉しない。タレットの回転角度θに制限があると工具交換動作ができないので、工具交換動作時はタレットの回転角度の制限なく回転する。
●[ステップSB01]指令解析部10は、プログラム20から工具交換指令を読み出すと、パラメータに設定されている工具交換に適したZ軸方向の位置を読み出し、その位置への移動指令データを作成する。サーボ制御部14はタレットをZ軸方向へ駆動するサーボモータ2を制御して、工具交換に適した位置へ移動させる。
●[ステップSB02]指令解析部10は、プログラム20から工具交換指令を読み出すと、それまではある角度の範囲でのみ回転運動をしていたタレットが自由に360°動作できるように制限を無効化する。これにより工具交換動作が可能になる。
●[ステップSB03]指令解析部10が作成した工具交換に係る移動指令データに基づいて、サーボ制御部14はタレットを駆動するサーボモータ2を制御して工具交換を実行する。
●[ステップSB05]ステップSB04で取得した工具交換前と工具交換後の工具番号に基づいて、工具変更前の工具と、工具変更後の工具の角度の差を取得する。各工具の角度の差は予めパラメータで設定しておき、パラメータ設定値から、ステップSB04で取得した交換前後の工具番号を使用して、工具交換前後の角度の差を取得する。
●[ステップSB07]パラメータ設定値から、交換後の工具の移動可能な角度の範囲を取得する。そして、取得した角度の範囲でタレットの回転角度の制限を有効とすることで、安全な範囲でタレットが回転するようになる。
上記した第1,2の実施形態では、タレットはZ軸方向の直線運動しかできない機械を対象としていたが、もし図11のようにタレットがY軸方向に直線移動する機構を付加できる場合、タレット中心から工具刃先までの距離が異なっていても刃先がワーク中心を通るようにでき、また、ワークにあたる工具の傾きを変更することができる。なお、本実施形態による数値制御装置が備える機能ブロックは図3に示した第1の実施形態による数値制御装置の機能ブロックと同様のものである。
以下では、上記した本実施形態の数値制御装置による制御の詳細について述べる。
しかし、第1の実施形態で述べたように、ワーク中心まで切込む事を可能にするには、タレット回転に伴う工具の刃先の移動経路上にワーク中心が位置する必要がある。そこで、工具2へ交換する際には、タレットをY軸方向に移動させ、図13のようにタレット回転に伴う工具の刃先の移動経路上にワーク中心が位置するようにする。
また、Y軸を移動させた際にも、第1の実施形態で示す数1式,数2式を使用する際には、θの値が図15に示す角度と一致するようにθの値を変更する必要がある。その変更は次に示す数4式によって算出可能である。
ワークの径方向と工具の方向のなす角度は工具寿命や切削抵抗に関連するため、この角度を変更することにより、工具の長寿命化が図れる可能性がある。
この方法を適用する際には、タレット回転に伴う工具の刃先の移動経路上にワーク中心がないので、ワークの中心まで切込むことはできないので、加工できる範囲は限られる。もし実現不可能なXの値が指令された場合にはアラームを発生させるなどのエラー処理を行う。
2 サーボモータ
10 指令解析部
11 軸移動量算出部
12 補間部
13 加減速制御部
14 サーボ制御部
Claims (4)
- 回転するワークに対してタレットに取付けられている工具を押し当てて加工をする機械をプログラム指令に基づいて制御する数値制御装置において、
前記プログラム指令を解析して移動指令データを生成する指令解析部と、
前記プログラム指令が前記工具を前記ワークの回転軸と直交する第1の直線軸方向への移動を指令している場合、前記プログラム指令による前記工具の前記第1の直線軸方向への移動の指令値を前記タレットの回転角度の指令値へと変換する軸移動量算出部と、
を備え、
前記プログラム指令による前記第1の直線軸方向への移動の指令に代えて前記軸移動量算出部が算出した前記タレットの回転角度の指令値による前記タレットの回転指令により前記工具の位置を制御する、
ことを特徴とする数値制御装置。 - 前記タレットには複数の工具が取り付けられ、
前記複数の工具の内のそれぞれの工具に対して、当該工具を前記加工に使用している場合における前記タレットの回転角度を制限する前記タレットの回転可能角度および工具交換に適したタレットのZ軸方向の位置があらかじめ設定されており、
前記プログラム指令が前記加工に使用する前記工具を交換する指令である場合、工具交換に適したタレットのZ軸方向の位置へ移動させ、前記タレットの回転可能角度を交換した前記工具に対して設定されている前記タレットの回転可能角度へと切換える、
ことを特徴とする請求項1に記載の数値制御装置。 - 前記機械は、前記ワークの回転軸と直交し、且つ前記第1の直線軸と直交する方向に前記ワークの位置と前記タレットの位置とを相対的に移動可能な第2の直線軸を有し、
前記軸移動量算出部は、前記加工に使用する工具が前記タレットの回転のみで前記ワークの回転中心位置まで切込むことができる位置へと前記タレットを移動させるように前記第2の直線軸の指令値を算出し、
前記数値制御装置は、前記第2の直線軸の指令値により前記ワークと前記タレットとの相対的な位置を制御する、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の数値制御装置。 - 前記機械は、前記ワークの回転軸と直交し、且つ前記第1の直線軸と直交する方向に前記ワークの位置と前記タレットの位置とを相対的に移動可能な第2の直線軸を有し、工具寿命または切削抵抗の変更のために、前記第2の直線軸の移動により、前記タレットを回転させて前記加工に使用する工具を前記ワークへと押し当てた際の前記ワークの径方向に対する前記工具のなす角度の変更が可能である、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の数値制御装置。
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