JP2021099731A - 制御装置、工作システム、及びプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
まず、本実施形態の制御装置1、工作システム100、及びプログラムを説明するのに先立って、制御装置1によって制御される工作機械2の回転バランス及びその調整について説明する。
次に、第1実施形態の制御装置1、工作システム100、及びプログラムについて説明する。
工作システム100は、被加工物22を加工するシステムである。工作システム100は、図1に示すように、工作機械2と、制御装置1と、を備える。
まず、被加工物22が回転体23に固定される(ステップS1)。次いで、駆動部25の動作により、回転体23が回転される(ステップS2)。
図5の(a)に示すように、回転体23の所定の位置P1に調整具24を配置した場合、被加工物22によるアンバランスUのベクトルUFと、調整具24によるベクトルPF1との合成ベクトルB1が生成される。そして、図5(b)に示すように、調整具24の位置が次の位置P2に変更された場合、調整具24によるベクトルPF1は、ベクトルPF2に変更される。これにより、合成ベクトルB1も合成ベクトルB2に変更される。この変更では、合成ベクトルB2は、アンバランスUのベクトルUFよりも大きくなっている。したがって、この変更は、不適切な方向(アンバランスUのベクトルUFに近づく方向)に、調整具24を移動する変更であることがわかる。
制御装置1に含まれる各構成は、ハードウェア、ソフトウェア又はこれらの組み合わせによりそれぞれ実現することができる。ここで、ソフトウェアによって実現されるとは、コンピュータがプログラムを読み込んで実行することにより実現されることを意味する。
(1)被加工物22を固定した状態で所定の軸心周りに回転可能な回転体23であって、回転バランスを調整可能な調整具24が配置され得る回転体23と、回転体23を回転させる駆動部25と、を有する工作機械2に対して、駆動部25の動作を制御するとともに回転体23の回転バランスをモニタリング可能な制御装置1であって、回転体23の回転状態を示す物理量であって、回転バランスの調整に応じて変化する少なくとも1つの物理量を取得する物理量取得部11と、取得時刻の異なる複数の物理量を比較する比較部13と、比較結果を出力する出力部15と、を備える。
また、工作システム100は、被加工物22を固定した状態で所定の軸心周りに回転可能な回転体23であって、回転バランスを調整可能な調整具24が配置され得る回転体23と、回転体23を回転させる駆動部25と、を有する工作機械2と、上記制御装置1と、を備える。
また、被加工物22を固定した状態で所定の軸心周りに回転可能な回転体23であって、回転バランスを調整可能な調整具24が配置され得る回転体23と、回転体23を回転させる駆動部25と、を有する工作機械2に対して、駆動部25の動作を制御するとともに回転体23の回転バランスをモニタリング可能な制御装置1としてコンピュータを機能させるプログラムであって、コンピュータを、回転体23の回転状態を示す物理量であって、回転バランスの調整に応じて変化する少なくとも1つの物理量を取得する物理量取得部11、取得時刻の異なる複数の物理量を比較して、物理量の変位を判断する判断部14、判断結果を出力する出力部15、として機能させる。
これにより、回転体23の回転状態の変化が比較結果として出力される。したがって、回転体23の回転状態の変化を判別することができる。すなわち、回転バランスの調整による物理量の変化を容易に判別することができる。特に被加工物22の形状によっては、加工が進むにつれてバランスが変化する場合がある。例えば、回転軸に対して非対称な加工(凹凸、穴あけなど)、回転数の増大等によって変化する遠心力による位置ずれ、又は加工時の切削反力による生じる位置ずれ等によってバランスが変化する場合がある。制御対象の工作機械が、特に、位置制御の指令単位が10nm(ナノメートル)以下である超精密加工機の場合に、本制御は特に有効である。ナノメートルオーダーでの超精密加工では、頻繁にバランス修正を実施することが効果的である。頻繁にバランス修正を実施することで、高精度な加工を維持することができる。
次に、本開示の第2実施形態に係る制御装置1、工作システム100、及びプログラムについて、図6及び図7を参照して説明する。第2実施形態の説明にあたって、前述の実施形態と同一の構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
第2実施形態に係る制御装置1、工作システム100、及びプログラムは、第1実施形態に加えて、取得された物理量によって示される回転体23の回転バランスが、加工に適正か否かをさらに判断可能な点で、第1実施形態と異なる。
第2実施形態の制御装置1、工作システム100、及びプログラムの動作は、第1実施形態のステップS5に続いて実施される。
(3)制御装置1は、適正な回転バランスと判断し得る物理量のしきい値を設定するしきい値設定部16をさらに備え、判断部14は、設定されたしきい値に基づいて取得された物理量で示される回転バランスの適否を判断し、出力部15は、判断された回転バランスの適否を出力する。これにより、調整具24の配置又は位置の変更によって得られる回転バランスの調整について、加工に適しているか否かを出力することができる。したがって、調整結果の適否を容易に判断することができる。
次に、本開示の第2実施形態に係る制御装置1、工作システム100、及びプログラムについて、図8及び図9を参照して説明する。第3実施形態の説明にあたって、前述の実施形態と同一の構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
第3実施形態に係る制御装置1、工作システム100、及びプログラムは、配置される調整具24の重さを決定するものである。すなわち、第3実施形態に係る制御装置1、工作システム100、及びプログラムは、回転体23の振動の大きさを所定以下に抑える重さに調整具24を設定することで、出力部15によって出力(表示)可能な物理量を超えないように重さを決定するものである。第3実施形態に係る制御装置1、工作システム100、及びプログラムの動作は、第1及び第2実施形態の被加工物22の配置の直後に実施される。
まず、所定の重さの調整具24が回転体23に配置される(ステップS31)。次いで、回転体23の回転が実施される(ステップS32)。次いで、物理量取得部11は、回転体23の回転状態の物理量を取得する(ステップS33)。次いで、判断部14は、アンバランスとなる位相を特定する(ステップS34)。
(4)制御装置1は、調整具24の重さを決定する重さ決定部19をさらに備え、判断部14は、所定の重さの調整具24の配置によって発生するアンバランスとなる位相を特定し、重さ決定部19は、特定された位相における回転体23の振動の大きさを所定値以下とするように調整具24の重さを決定する。これにより、回転体23の振動を表示装置で視認可能な大きさに制限することができる。したがって、表示される振動の大きさが表示限界を超えることがないので、回転バランスを適切に表示することができる。
例えば、上記実施形態において、制御装置1は、判断部14によって特定されたアンバランスとなる位相に応じて調整具24の配置を変更させる変更制御部をさらに備えてもよい。すなわち、制御装置1は、調整具24の配置を変更するロボット(図示せず)に、調整具24の位置を変更させる変更制御部を備えてもよい。
2 工作機械
11 物理量取得部
13 比較部
14 判断部
15 出力部
16 しきい値設定部
19 重さ決定部
20 位置決定部
22 被加工物
23 回転体
24 調整具
25 駆動部
100 工作システム
次に、本開示の第3実施形態に係る制御装置1、工作システム100、及びプログラムについて、図8及び図9を参照して説明する。第3実施形態の説明にあたって、前述の実施形態と同一の構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
第3実施形態に係る制御装置1、工作システム100、及びプログラムは、配置される調整具24の重さを決定するものである。すなわち、第3実施形態に係る制御装置1、工作システム100、及びプログラムは、回転体23の振動の大きさを所定以下に抑える重さに調整具24を設定することで、出力部15によって出力(表示)可能な物理量を超えないように重さを決定するものである。第3実施形態に係る制御装置1、工作システム100、及びプログラムの動作は、第1及び第2実施形態の被加工物22の配置の直後に実施される。
2 工作機械
11 物理量取得部
13 比較部
14 判断部
15 出力部
16 しきい値設定部
19 重さ決定部
22 被加工物(対象物)
23 回転体
24 調整具
25 駆動部
100 工作システム
Claims (8)
- 対象物を固定した状態で所定の軸心周りに回転可能な回転体であって、回転バランスを調整可能な調整具が配置され得る回転体と、前記回転体を回転させる駆動部と、を有する工作機械に対して、前記駆動部の動作を制御するとともに前記回転体の回転バランスをモニタリング可能な制御装置であって、
前記回転体の回転状態を示す物理量であって、回転バランスの調整に応じて変化する少なくとも1つの物理量を取得する物理量取得部と、
取得時刻の異なる複数の物理量を比較する比較部と、
比較結果を出力する出力部と、
を備える制御装置。 - 物理量の変化に基づいて、回転バランスの調整の適否を判断する判断部をさらに備え、
前記出力部は、判断結果を出力する請求項1に記載の制御装置。 - 適正な回転バランスと判断し得る物理量のしきい値を設定するしきい値設定部をさらに備え、
前記判断部は、設定されたしきい値に基づいて取得された物理量で示される回転バランスの適否を判断し、
前記出力部は、判断された回転バランスの適否を出力する請求項2に記載の制御装置。 - 前記調整具の重さを決定する重さ決定部をさらに備え、
前記判断部は、所定の重さの前記調整具の配置によって発生するアンバランスとなる位相を特定し、
前記重さ決定部は、特定された位相における前記回転体の振動の大きさを所定値以下とするように前記調整具の重さを決定する請求項2又は3に記載の制御装置。 - 前記判断部は、前記調整具の配置の変更及び前記駆動部による駆動の変化に基づいて得られる物理量の変化に基づいてアンバランスとなる位相を特定し、
前記重さ決定部は、重さが異なる前記調整具が前記回転体へ配置されることにより、特定されたアンバランスな位相における前記調整具の重さを決定する請求項4に記載の制御装置。 - 特定されたアンバランスとなる位相に応じて、前記調整具の配置を変更させる変更制御部をさらに備える請求項4又は5に記載の制御装置。
- 対象物を固定した状態で所定の軸心周りに回転可能な回転体であって、回転バランスを調整可能な調整具が配置され得る回転体と、前記回転体を回転させる駆動部と、を有する工作機械と、
請求項1から6のいずれかに記載の制御装置と、
を備える工作システム。 - 対象物を固定した状態で所定の軸心周りに回転可能な回転体であって、回転バランスを調整可能な調整具が配置され得る回転体と、前記回転体を回転させる駆動部と、を有する工作機械に対して、前記駆動部の動作を制御するとともに前記回転体の回転バランスをモニタリング可能な制御装置としてコンピュータを機能させるプログラムであって、
コンピュータを、
前記回転体の回転状態を示す物理量であって、回転バランスの調整に応じて変化する少なくとも1つの物理量を取得する物理量取得部、
取得時刻の異なる複数の物理量を比較して、物理量の変位を判断する判断部、
判断結果を出力する出力部、
として機能させるプログラム。
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