JP2020086475A - 数値制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】穴底ドウェルを最適化する情報処理装置を提供する。【解決手段】主軸を回転させながら送り動作を行い、所定の穴底位置において所定のドウェル時間にわたり前記主軸の前記送り動作を停止させた後、前記主軸を後退させることにより穴あけ加工を行う穴あけ加工機の数値制御装置１は、前記穴底位置における規定回転量の指定を受けて、前記規定回転量に基づき前記ドウェル時間を計算するドウェル算出部１１１を有することを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、数値制御装置に関し、特に穴底ドウェルを最適化する情報処理装置に関する。

図１は、ドウェルと称される加工方法を説明する図である。穴あけ加工においては、（１）Ｒ点までは早送りで工具を移動し、Ｒ点で切削送りを開始する。（２）工具先端が穴底（Ｚ点）に到達したなら、（３）穴底での加工精度をよくするため（削り残しを出さないため）に、主軸の回転を維持したまま指定された時間だけ切削送りを停止させる。（４）その後、工具を退避させる。（３）における停止時間をドウェル時間という。

穴底でのドウェル時間が不足すると、穴底での加工精度が悪くなる。具体的には、削り残しや穴深さ不足等が発生する。例えば工具の刃が２枚ならば１／２回転、３枚ならば１／３回転以上回転させなければ削り残しが発生しうる。一方、穴底でのドウェル時間が過剰になると、サイクルタイムが長くなる。

従来、ドウェル時間を指令するにあたり、オペレータは主軸回転数に基づいて主軸１回転あたりの時間Ｔを求め、穴底でのドウェル時間＝時間Ｔ×規定回転量を指令することがある。しかしながら、主軸回転数に応じてドウェル時間も変動するため、この手法は加工プログラミングの手間が掛かる。そのため、一律のドウェル時間を指令することもあるが、サイクルタイムを最小化することは難しくなる。

また、実際の加工では、指令値に対する機械位置の遅れ（以下、機械遅れという）の影響により、工具が穴底に到達する前にドウェル時間が開始される場合がある。この結果、穴底でのドウェル時間が指令したドウェル時間に満たず、削り残しや穴深さ不足等が発生しうる。そのため、指令すべきドウェル時間の適正値を試行錯誤により決定する必要があり、手間が掛かっていた。

穴あけ加工に関する従来技術として、特許文献１乃至特許文献３がある。いずれの文献においても、穴あけ加工において、工具が穴底位置に到達したら一旦主軸を減速、停止させ、移動方向を反転させて工具を退避することが記載されている。

特許第３５３３６５０号 特開２００２−１９２４２４号公報 特許第５７４６２７０号

しかしながら、特許文献１乃至特許文献３のいずれも、最適なドウェル時間を指令することが困難であるという問題を解決するための手段を提供していない。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、穴底ドウェルを最適化する情報処理装置を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態にかかる数値制御装置は、主軸を回転させながら送り動作を行い、所定の穴底位置において所定のドウェル時間にわたり前記主軸の前記送り動作を停止させた後、前記主軸を後退させることにより穴あけ加工を行う穴あけ加工機の数値制御装置であって、前記穴底位置における規定回転量の指定を受けて、前記規定回転量に基づき前記ドウェル時間を計算するドウェル算出部を有することを特徴とする。
本発明の一実施形態にかかる数値制御装置は、前記ドウェル算出部は、指令に対する工具位置の遅れに相当する時間を前記ドウェル時間に加算することを特徴とする。
本発明の一実施形態にかかる数値制御装置は、前記規定回転量は、プログラム指令又はパラメータにより指定されることを特徴とする。

本発明により、穴底ドウェルを最適化する情報処理装置を提供することができる。

従来の穴あけ加工を説明する図である。 数値制御装置１のハードウェア構成例を示す図である。 数値制御装置１の機能構成例を示す図である。 数値制御装置１の動作例を示す図である。 数値制御装置１の動作例を示す図である。 数値制御装置１の実施例を示す図である。

図２は、実施の形態にかかる数値制御装置１の要部を示す概略的なハードウェア構成図である。数値制御装置１は、穴あけ加工を行う産業用機械の制御を行う装置である。数値制御装置１は、ＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３、不揮発性メモリ１４、バス１０、軸制御回路１６、サーボアンプ１７、インタフェース１８を有する。数値制御装置１には、サーボモータ５０、入出力装置６０が接続される。

ＣＰＵ１１は、数値制御装置１を全体的に制御するプロセッサである。ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２に格納されたシステム・プログラムをバス１０を介して読み出し、システム・プログラムに従って数値制御装置１全体を制御する。

ＲＯＭ１２は、例えば機械の各種制御を実行するためのシステム・プログラムを予め格納している。

ＲＡＭ１３は、一時的な計算データや表示データ、入出力装置６０を介してオペレータが入力したデータやプログラム等を一時的に格納する。

不揮発性メモリ１４は、例えば図示しないバッテリでバックアップされており、数値制御装置１の電源が遮断されても記憶状態を保持する。不揮発性メモリ１４は、入出力装置６０から入力されるデータやプログラム等を格納する。不揮発性メモリ１４に記憶されたプログラムやデータは、実行時及び利用時にはＲＡＭ１３に展開されても良い。

軸制御回路１６は、機械の動作軸を制御する。軸制御回路１６は、ＣＰＵ１１が出力する軸の移動指令量を受けて、動作軸の移動指令をサーボアンプ１７に出力する。

サーボアンプ１７は、軸制御回路１６が出力する軸の移動指令を受けて、サーボモータ５０を駆動する。

サーボモータ５０は、サーボアンプ１７により駆動されて機械の動作軸を動かす。本実施の形態では、主軸移動はサーボモータ５０により行われる。サーボモータ５０は、典型的には位置・速度検出器を内蔵する。位置・速度検出器は位置・速度フィードバック信号を出力し、この信号が軸制御回路１６にフィードバックされることで、位置・速度のフィードバック制御が行われる。

なお、図２では軸制御回路１６、サーボアンプ１７、サーボモータ５０は１つずつしか示されていないが、実際には制御対象となる機械に備えられた軸の数だけ用意される。

入出力装置６０は、ディスプレイやハードウェアキー等を備えたデータ入出力装置であり、典型的にはＭＤＩ又は操作盤である。入出力装置６０は、インタフェース１８を介してＣＰＵ１１から受けた情報をディスプレイに表示する。入出力装置６０は、ハードウェアキー等から入力された指令やデータ等をインタフェース１８を介してＣＰＵ１１に渡す。

図３は、数値制御装置１の特徴的な機能構成を示すブロック図である。数値制御装置１は、加工プログラムを読み出して解析を行う前処理部１０１、補間移動指令を生成して各軸に分配する補間移動指令の分配処理部１０３、各軸に移動指令を出力する移動指令出力部１０５、補間後の加減速を行う加減速処理部１０７、サーボモータ５０を制御するサーボ制御部１０９を有する。また、本願発明独自の構成要素として、適切なドウェル時間を算出するドウェル算出部１１１を有する。

図４を用いて、数値制御装置１の特徴的な動作について説明する。従来の数値制御装置では、ドウェル時間を加工プログラム内で指定する必要があったが、本実施の形態にかかる数値制御装置１は、ドウェル回転量（以下、規定回転量ともいう）を加工プログラム内で指定することができる。この場合、前処理部１０１が規定回転量を取得する。あるいは、数値制御装置１は、パラメータとして任意の規定回転量を保持していても良い。

補間移動指令の分配処理部１０３、移動指令出力部１０５、加減速処理部１０７及びサーボ制御部１０９は、前処理部１０１が解析した加工プログラムに従って、（１）Ｒ点までは早送りで工具を移動し、Ｒ点で切削送りを開始する。そして（２）工具先端が穴底（Ｚ点）に到達したなら、ドウェルを開始する。ただし、図５に示すように、ドウェルが開始される位置（実穴底）は、機械遅れのため、指令された穴底位置（指令穴底）よりも手前となる。ドウェル算出部１１１は、工具が実穴底のインポジション範囲に入ったとき、次に示す要領でドウェル時間を計算する。

ドウェル算出部１１１は、主軸の回転量が規定数となるようなドウェル時間を算出する。具体的には、主軸の回転速度から主軸１回転あたりの時間を求め、その時間×規定回転量をドウェル時間とする。主軸の回転速度は、主軸回転指令から特定できる。加えて、ドウェル算出部１１１は、工具が実穴底から指令穴底に到達するまでに要する時間、すなわち機械遅れ時間をドウェル時間に加算する。換言すれば、本実施例では、遅れ時間だけ次の移動指令の実行を待機することになる。

このように算出されたドウェル時間に従って（３）ドウェルを実行された後、次の移動指令に遷移し（４）工具の退避が行われる。これにより、工具が指令穴底に到達した後に規定回転量のドウェルが実行されるので、加工精度を保ちつつ、最短のサイクルタイムで穴あけ加工を行うことができる。

図６を用いて、本発明の一実施例について説明する。本実施例では、次のような指令フォーマットに従った指令を加工プログラム内で用いることができる。この指令フォーマットでは、従来とは異なり、ドウェル回転量（規定回転量）を指定できる。
指令フォーマット例：
Ｇ８２ Ｚ＿ Ｒ＿ Ｆ＿ Ｐ＿
Ｚ：穴底
Ｒ：基準点
Ｆ：切削送り速度
Ｐ：ドウェル回転量（規定回転量）
指令例：アブソリュート指令および毎分送りの場合
（１）Ｇ８２ Ｚ−３０．０ Ｒ−５．０ Ｆ１００．０ Ｐ３．０
（２）Ｇ８２ Ｚ−３０．０ Ｒ−５．０ Ｆ１００．０ Ｐ０．５

なお、規定回転量はパラメータとして一律に設定可能とすることもできる。ただし、規定回転量はワークの材質等によって異なる値を用いることがあるため、上述のように加工プログラム内で指定できることが好ましい。加工プログラム内で規定回転量が指定されている場合は、パラメータに優先してこれを採用することができる。

指令例（１）の場合、数値制御装置１は、Ｒ点（−５．０）において切削送りを開始し、Ｚ点（−３０．０）において規定回転量（３回転）のドウェルを実行する。指令例（２）の場合は、同様に、規定回転量（０．５回転）のドウェルを実行する。

より具体的には、指令された規定回転量Ｐは、ドウェル算出部１１１により内部的にドウェル時間に換算される。また、Ｚ点（−３０．０）の手前の図示しない実穴底でドウェルが開始されるが、指令穴底であるＺ点（−３０．０）に到達するまでの時間（機械遅れ時間）がドウェル時間に加算されるため、指令穴底における規定回転量のドウェルが保証される。すなわち、規定回転量Ｐに相当するドウェル時間＋機械遅れ時間が実際のドウェル時間となる。

本実施の形態によれば、ドウェル算出部１１１が、工具が指令穴底に到達した後に、規定回転量のドウェルが実行されるようドウェル時間を調整する。これにより、加工精度を保ちつつ、最短のサイクルタイムで穴あけ加工を行うことができる。すなわち、穴底でのドウェル時間の不足が解消され、穴底での加工精度が良くなる。また、穴底でのドウェル時間の過剰が解消され、サイクルタイムを最小化できる。

１ 数値制御装置
１０ バス
１１ ＣＰＵ
１２ ＲＯＭ
１３ ＲＡＭ
１４ 不揮発性メモリ
１８ インタフェース
６０ 入出力装置
１０１ 前処理部
１０３ 補間移動指令の分配処理部
１０５ 移動指令出力部
１０７ 加減速処理部
１０９ サーボ制御部
１１１ ドウェル算出部

Claims (3)

1. 主軸を回転させながら送り動作を行い、所定の穴底位置において所定のドウェル時間にわたり前記主軸の前記送り動作を停止させた後、前記主軸を後退させることにより穴あけ加工を行う穴あけ加工機の数値制御装置であって、
   前記穴底位置における規定回転量の指定を受けて、前記規定回転量に基づき前記ドウェル時間を計算するドウェル算出部を有することを特徴とする
   数値制御装置。
2. 前記ドウェル算出部は、指令に対する工具位置の遅れに相当する時間を前記ドウェル時間に加算することを特徴とする
   請求項１記載の数値制御装置。
3. 前記規定回転量は、プログラム指令又はパラメータにより指定されることを特徴とする
   請求項１記載の数値制御装置。

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