JP2797901B2 - マシニングセンタ制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、主軸工具の自動交換
機能を有し、工作物を取替えずにその工作物の２面以上
の面にそれぞれ多種類の加工を施す数値制御工作機械
（マシニングセンタ）を数値制御するマシニングセンタ
制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】マシニングセンタにおいて工作物の加工
に用いられる主軸工具は、加工内容に応じて工具交換装
置によって自動的に交換される。そして、主軸工具を交
換する場合には、主軸を、任意の加工位置から、工具交
換装置と主軸工具の受け渡しを行う交換位置まで移動さ
せる必要があるが、主軸が任意の加工位置から交換位置
まで移動する際に、主軸と工作物との間、あるいは主軸
と工具交換装置との間において機械的干渉が発生する場
合がある。

【０００３】そこで、上記機械的干渉を避けるために、
従来から、主軸を任意の加工位置から直接交換位置に移
動させるのではなく、一旦機械原点等の機械的干渉のな
い中継位置を経由させた後、交換位置に移動させてい
た。この場合、マシニングセンタ制御装置は、主軸を任
意の加工位置から中継位置まで移動させる第１移動指令
と、主軸を中継位置から交換位置まで移動させる第２移
動指令を出力することによって、マシニングセンタを制
御している。

【０００４】ところで、主軸が任意の加工位置から交換
位置まで移動している間は、当然ながら工作物に加工を
施していない非加工時間である。そして、１つの工作物
の加工を開始してから終了するまでの加工サイクル時間
を短縮するためには、主軸が任意の加工位置から交換位
置まで移動する移動速度をできるだけ速くし、非加工時
間を短縮する必要があり、そのために、従来のマシニン
グセンタ制御装置においては、上記第１移動指令および
第２移動指令に、マシニングセンタにおける主軸の最大
移動速度を指定できる位置決め指令と呼ばれる指令が用
いられていた。

【０００５】しかしながら、この位置決め指令は、連続
して用いて主軸を任意の位置からいくつかの中継位置を
経由して最終目的の位置まで移動させた場合、１つの指
令毎に各中継位置で主軸を必ず一旦停止させてしまう。
したがって、上述した従来のマシニングセンタ制御装置
において、第１移動指令および第２移動指令にともに位
置決め指令を用いると、まず、第１移動指令に基づい
て、主軸を最大移動速度で任意の加工位置から中継位置
手前まで移動させた後、減速させて中継位置において停
止させ、その後、第２移動指令に基づいて、再び主軸を
最大移動速度で中継位置から交換位置手前まで移動させ
た後、減速させて交換位置において停止させる。この場
合、第１移動指令での中継位置手前における減速、中継
位置における停止および第２移動指令での中継位置にお
ける加速に要する時間が無駄時間となって、加工サイク
ル時間を長くしてしまう。したがって、上記無駄時間を
可能な限り短くしなければ加工サイクル時間を短縮する
ことができない。

【０００６】また、主軸を移動させる指令の中には、連
続して用いて主軸を任意の位置からいくつかの中継位置
を経由して最終目的の位置まで移動させた場合には、各
中継位置で主軸を停止させることなく最終目的の位置ま
で移動させる切削送り指令と呼ばれる指令がある。そこ
で、この切削送り指令を上記第１移動指令および第２移
動指令に用いれば、上記無駄時間がなくなるので、加工
サイクル時間を短縮することができる。

【０００７】しかしながら、切削送り指令における主軸
の最高移動速度は、マシニングセンタにおける主軸の最
高移動速度よりも遅い移動速度に設定されている。とい
うのは、切削送り指令という指令は、通常は、工作物を
主軸工具によって実際に切削する際に出力される指令で
あり、主軸をマシニングセンタにおける主軸の最高移動
速度と同じ移動速度で移動させて切削した場合には、主
軸工具が折れたり、主軸移動モータに過負荷が発生して
しまうからである。したがって、結果として、位置決め
指令を第１移動指令および第２移動指令に用いた場合に
比べてあまり加工サイクル時間を短縮することができな
い。

【０００８】そこで、第１移動指令および第２移動指令
としては切削送り指令を用い、切削送り指令の主軸の最
高移動速度としてマシニングセンタにおける主軸の最高
移動速度を用いることが考えられるが、従来のマシニン
グセンタ制御装置内部のメモリには、一般に、切削送り
指令において用いられる最高移動速度およびそれに対応
した加減速時定数の値が１組しか格納されておらず、通
常は、マシニングセンタにおける主軸の最高移動速度よ
りも遅い切削送り指令最高移動速度およびそれに対応し
た切削送り指令加減速時定数が格納されている。

【０００９】したがって、マシニングセンタのマシニン
グセンタ制御装置による自動運転中に、上記第１移動指
令および第２移動指令を出力する際のみ、マシニングセ
ンタ制御装置内部のメモリに格納されている、切削送り
指令において用いられる最高移動速度（以下、切削送り
指令最高移動速度）およびそれに対応した加減速時定数
（以下、切削送り指令加減速時定数）の値を、マシニン
グセンタにおける主軸の最高移動速度およびそれに対応
した加減速時定数に変更し、工作物の主軸工具による切
削の際に、再び、切削送り指令最高移動速度および切削
送り指令加減速時定数に変更することにより、加工サイ
クル時間を短縮することができる。

【００１０】図３はそのような動作を行う従来のマシニ
ングセンタ制御装置１の構成例を示すブロック図であ
る。加工プログラム格納メモリ２には、上記第１移動指
令および第２移動指令やパラメータ書換指令などからな
る加工プログラム２_aが格納されている。ここで、図４
に加工プログラム２_aの一部の一例を示す。図４におい
て、パラメータ書換指令「Ｎ１０００ Ｐ＊＊＊；」の
Ｎの次の４桁の数字は、書き換えられるべきパラメータ
の番号を意味し、Ｐの次の＊＊＊は、書き換えられるべ
きパラメータの値を意味している。

【００１１】また、図３において、プログラム読出回路
３は、加工プログラム格納メモリ２に格納された加工プ
ログラム２_aを読み出し、それらのうち、移動指令と、
パラメータ書換に関する指令とをそれぞれ移動指令回路
４およびパラメータ書換回路５に転送する。移動指令回
路４は、移動指令を入力し、パルス分配回路６に転送す
る。

【００１２】いっぽう、パラメータ書換回路５は、プロ
グラム読出回路３から転送されたパラメータ書換モード
オン指令「Ｇ１０Ｌ５０；」に基づいて動作を開始し、
パラメータ書換指令「Ｎ１０００ Ｐ＊＊＊；」および
「Ｎ１００１ Ｐ＊＊＊；」に基づいてパラメータ格納
メモリ７に格納されているパラメータ番号１０００およ
び１００１の各パラメータの値を書き換え、パラメータ
書換モードオフ指令「Ｇ１１；」に基づいて動作を終了
する。

【００１３】パラメータ格納メモリ７の各格納エリア７
_a，７_b，・・・には、切削送り指令において用いられる
切削送り指令最高移動速度や切削送り指令加減速時定数
などがそれぞれ格納されている。パルス分配回路６は、
移動指令回路４から転送された移動指令を、パラメータ
格納メモリ７から読み取った切削送り指令最高移動速度
に従って、移動指令パルスに変換して、加減速回路８に
供給する。

【００１４】これにより、加減速回路８は、パルス分配
回路６から供給された移動指令パルスを、パラメータ格
納メモリ７から読み取った切削送り指令加減速時定数に
従って、加減速制御して外部のサーボコントローラ９に
供給する。サーボコントローラ９は、マシニングセンタ
制御装置の加減速回路８から供給される加減速制御され
た移動指令パルスに基づいてサーボモータ１０を作動さ
せる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来のマシニングセンタ制御装置においては、マシニング
センタのマシニングセンタ制御装置による自動運転中
に、パラメータの変更を行わなければならないため、図
４の加工プログラム２_aに示すように、パラメータ書換
モードオン指令、２つのパラメータ書換指令およびパラ
メータ書換モードオフ指令の最低でも４ステップが必要
となる。また、工作物の切削時には、切削送り指令にお
いて用いられる最高移動速度およびそれに対応した加減
速時定数の値を元の値に戻すために、同じく４ステップ
が必要である。すなわち、合計で８ステップ必要であ
り、この８ステップ分のプログラム実行時間だけ加工サ
イクル時間が伸びてしまうという欠点があった。

【００１６】したがって、主軸工具をいくつも交換して
１つの工作物に加工を施す場合には、加工サイクル時間
が伸びるだけでなく、加工プログラムが複雑かつ膨大に
なってしまうという問題があった。この発明は、このよ
うな背景の下になされたもので、短時間でパラメータの
変更が行えるとともに、加工プログラムを簡単化および
短縮化することができるマシニングセンタ制御装置を提
供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】この発明は、複数の工具
が自動交換されて取り付けられる主軸を有し、工作物に
多種類の加工を施すマシニングセンタを制御するマシニ
ングセンタ制御装置において、少なくとも１つの作業工
程において用いられる複数のパラメータそれぞれに関
し、工作物の切削時における前記主軸の最高移動速度で
ある第１の切削送り指令最高移動速度およびそれに対応
した第１の切削送り指令加減速時定数と、前記第１の切
削送り指令最高移動速度より速い第２の切削送り指令最
高移動速度およびそれに対応した第２の切削送り指令加
減速時定数とを含む複数の設定値があらかじめ格納され
たパラメータ格納手段と、該パラメータ格納手段から読
み出された各パラメータ毎の複数の設定値がそれぞれ入
力され、入力される切換信号に基づいていずれかの設定
値を択一的に出力する複数の切換手段と、前記主軸の移
動に関する移動指令と、前記複数の工具の交換に関する
交換指令および前記工具の交換に先立つ前記各パラメー
タ毎の設定値の切り換えに関するパラメータ切換指令等
の補助機能指令とからなる加工プログラムがあらかじめ
格納されたプログラム格納手段と、前記プログラム格納
手段から前記補助機能指令が読み出されたときに当該補
助機能指令を解析し、当該補助機能指令が前記パラメー
タ切換指令であった場合、前記切換手段において選択さ
れるパラメータの設定値を前記第２の切削送り指令最高
移動速度および前記第２の切削送り指令加減速時定数と
する選択信号を出力する補助機能指令解析処理手段と、
前記補助機能指令解析処理手段からの前記選択信号を受
け、前記切換手段から出力される設定値を前記第２の切
削送り指令最高移動速度および前記第２の切削送り指令
加減速時定数とする切換信号を供給する切換信号出力手
段と、前記プログラム格納手段から順次読み出される前
記移動指令を、前記切換手段から出力される切削送り指
令最高速度に従って移動指令パルスに変換するパルス分
配手段と、前記移動指令パルスを前記切換手段から出力
される切削送り指令加減速時定数に従って加減速制御
し、前記主軸の駆動制御部へ供給するパルス加減速制御
手段とを具備することを特徴としている。

【００１８】

【作用】上記構成によれば、プログラム格納手段から補
助機能指令が読み出された場合には、補助機能指令解析
処理手段が該補助機能指令を解析し、それがパラメータ
切換指令であった場合、切換手段において選択されるパ
ラメータの設定値を第２の切削送り指令最高移動速度お
よび第２の切削送り指令加減速時定数とする選択信号を
出力する。そして、切換信号出力手段から該選択信号に
応じた切換信号が供給され、切換手段の出力が第２の切
削送り指令最高移動速度および前記第２の切削送り指令
加減速時定数に切り換えられる。これにより、後に続く
移動指令をパルス分配手段が第１の切削送り指令最高速
度より速い第２の切削送り指令最高速度に従って移動指
令パルスに変換し、該移動指令パルスをパルス加減速制
御手段が第２の切削送り指令加減速時定数に従って加減
速制御して主軸の駆動制御部へ供給する。したがって、
マシニングセンタの主軸は、工具の交換のために移動す
るときには、工作物の切削時より速い速度で移動するこ
とになる。

【００１９】

【実施例】以下、図面を参照して、この発明の一実施例
について説明する。図１はこの発明の一実施例によるマ
シニングセンタ制御装置１１の構成を示すブロック図で
あり、この図において、図３の各部に対応する部分には
同一の符号を付け、その説明を省略する。加工プログラ
ム格納メモリ１２には、第１移動指令および第２移動指
令や補助機能指令などからなる加工プログラム１２_aが
格納されている。ここで、図２に加工プログラム１２_a
の一部の一例を示す。図２においては、従来のマシニン
グセンタ制御装置の加工プログラムにおけるパラメータ
書換モードオン指令、２つのパラメータ書換指令および
パラメータ書換モードオフ指令からなる４ステップの指
令に代えて、１ステップの切削送りパラメータ選択補助
機能指令「Ｍ１４０；」のみがプログラムされている。

【００２０】また、図１において、プログラム読出回路
１３は、加工プログラム格納メモリ１２に格納された加
工プログラム１２_aを読み出し、それらのうち、移動指
令と、補助機能指令とをそれぞれ移動指令回路４および
補助機能出力回路１４に転送する。補助機能出力回路１
４は、プログラム読出回路１３から転送された補助指令
をこのマシニングセンタ制御装置１１の外部に設けられ
たシーケンサ１５に供給する。

【００２１】シーケンサ１５は、マシニングセンタ制御
装置１１の補助機能出力回路１４から供給された補助機
能指令を入力する入力回路１５_aと、入力回路１５_aに入
力された補助機能指令を解析し、その補助機能指令が切
削送りパラメータ選択補助機能指令である場合には、出
力回路１５_cに切削送りパラメータ選択信号Ｓ_SELを供給
する補助機能処理回路１５_bと、切削送りパラメータ選
択信号Ｓ_SELをマシニングセンタ制御装置１１の切削送
りパラメータ選択信号処理回路１６に供給する出力回路
１５_cとから構成されている。また、補助機能処理回路
１５_bは、入力回路１５_aに入力された補助機能指令を解
析し、その補助機能指令が主軸工具を交換するための補
助機能指令である場合には、図示せぬ工具交換装置を制
御して、交換位置に移動した主軸から主軸工具を取り外
させた後、次の加工に用いる主軸工具を主軸に取り付け
させる。

【００２２】切削送りパラメータ選択信号処理回路１６
は、シーケンサ１５の出力回路１５_cから供給された切
削送りパラメータ選択信号Ｓ_SELを解析し、パラメータ
選択回路１７の第１切換回路１７_aおよび第２切換回路
１７_bに切換信号Ｓ_SWを供給する。パラメータ格納メモ
リ１８の第１，第２格納エリア１８_a，１８_bには、切削
送り指令において用いられる第１切削送り指令最高移動
速度（工作物の切削時の主軸の最高移動速度）、第１切
削送り指令最高移動速度に対応した第１切削送り指令加
減速時定数が、また、第３，第４格納エリア１８_c，１
８_dには、第２切削送り指令最高移動速度（マシニング
センタにおける主軸の最高移動速度）、第２切削送り指
令最高移動速度に対応した第２切削送り指令加減速時定
数などがそれぞれ格納されている。

【００２３】そして、パラメータ選択回路１７の第１，
第２切換回路１７_a，１７_bは、それぞれ切削送りパラメ
ータ選択信号処理回路１６から供給された切換信号Ｓ_SW
に基づいて、パラメータ格納メモリ１８から読み出され
た、第１、あるいは第２切削送り指令最高移動速度およ
び第１、あるいは第２切削送り指令加減速時定数を、パ
ルス分配回路６および加減速回路８に供給する。

【００２４】このような構成において、まず、工作物に
主軸工具を用いて加工を施す時には、加工プログラム格
納メモリ１２からプログラム読出回路１３によって読み
出された加工プログラム１２_aに従って、パラメータ格
納メモリ１８の第１，第２格納エリア１８_a，１８_bにそ
れぞれ格納された第１切削送り指令最高移動速度および
第１切削送り指令加減速時定数がパラメータ選択回路１
７の第１，第２切換回路１７_a，１７_bを経てパルス分配
回路６および加減速回路８に供給されるので、パルス分
配回路６は、移動指令回路４から転送された移動指令
を、第１切削送り指令最高移動速度に従って、移動指令
パルスに変換して、加減速回路８に供給する。

【００２５】これにより、加減速回路８は、パルス分配
回路６から供給された移動指令パルスを、第１切削送り
指令加減速時定数に従って、加減速制御して外部のサー
ボコントローラ９に供給する。したがって、サーボコン
トローラ９は、マシニングセンタ制御装置の加減速回路
８から供給される加減速制御された移動指令パルスに基
づいてサーボモータ１０を作動させる。これにより、工
作物に主軸工具によって所定の加工が施される。

【００２６】次に、工作物の上記主軸工具を用いた所定
の加工が終了すると、プログラム読出回路１３は、加工
プログラム格納メモリ１２から加工プログラム１２_aの
切削送りパラメータ選択補助機能指令「Ｍ１４０；」
（図２参照）を読み出し、補助機能出力回路１４に転送
する。これにより、補助機能出力回路１４は、プログラ
ム読出回路１３から転送された切削送りパラメータ選択
補助機能指令をシーケンサ１５に供給する。

【００２７】次に、シーケンサ１５の入力回路１５_aに
マシニングセンタ制御装置１１の補助機能出力回路１４
から供給された補助機能指令が入力されると、補助機能
処理回路１５_bは、入力回路１５_aに入力された補助機能
指令を解析する。今の場合、入力された補助機能指令が
切削送りパラメータ選択補助機能指令「Ｍ１４０；」で
あるので、補助機能処理回路１５_bは、出力回路１５_cに
切削送りパラメータ選択信号Ｓ_SELを供給する。これに
より、出力回路１５_cは、切削送りパラメータ選択信号
Ｓ_SELをマシニングセンタ制御装置１１の切削送りパラ
メータ選択信号処理回路１６に供給する。

【００２８】したがって、切削送りパラメータ選択信号
処理回路１６は、シーケンサ１５の出力回路１５_cから
供給された切削送りパラメータ選択信号Ｓ_SELを解析
し、パラメータ選択回路１７の第１，第２切換回路１７
_a，１７_bに切換信号Ｓ_SWを供給する。これにより、パラ
メータ格納メモリ１８の第３，第４格納エリア１８_c，
１８_dにそれぞれ格納された第２切削送り指令最高移動
速度および第２切削送り指令加減速時定数がパラメータ
選択回路１７の第１，第２切換回路１７_a，１７_bを経て
パルス分配回路６および加減速回路８に供給されるの
で、パルス分配回路６は、移動指令回路４から転送され
た第１および第２移動指令を、第２切削送り指令最高移
動速度に従って、移動指令パルスに変換して、加減速回
路８に供給する。

【００２９】これにより、加減速回路８は、パルス分配
回路６から供給された移動指令パルスを、第２切削送り
指令加減速時定数に従って、加減速制御して外部のサー
ボコントローラ９に供給する。したがって、サーボコン
トローラ９は、マシニングセンタ制御装置の加減速回路
８から供給される加減速制御された移動指令パルスに基
づいてサーボモータ１０を作動させる。これにより、主
軸は、これに装着されている使用済みの工具を工具マガ
ジン内の新たな工具と交換するため、中継位置で一旦停
止することなく、マシニングセンタにおける主軸の最高
移動速度で交換位置まで迅速に移動する。

【００３０】以上説明したように、上述した一実施例に
よれば、パラメータの変更を行う場合のプログラム実行
時間は、１ステップ分だけですむので、従来の４ステッ
プ分に比べて加工サイクル時間を大幅に短縮することが
できる。さらに、一旦変更したパラメータを元に戻すこ
とまで考慮した場合には、上述した一実施例によるプロ
グラム実行時間は２ステップ分であり、従来の８ステッ
プ分に比べて加工サイクル時間を大幅に短縮することが
できる。

【００３１】なお、上述した一実施例においては、シー
ケンサ１５をマシニングセンタ制御装置１１の外部に設
けた例を示したが、この発明は、これに限定されず、マ
シニングセンタ制御装置１１の内部に設けてもよい。ま
た、上述した一実施例においては、主軸工具を交換する
工程において切削送り指令最高移動速度および切削送り
指令加減速時定数のみを変更した例を示したが、この発
明は、これに限定されない。たとえば、工作物の材質に
よっては、同一の主軸工具を用いて同一の形状に加工す
る場合でも、切削送り指令最高移動速度、切削送り指令
加減速時定数、あるいはその他のパラメータを変更する
必要があるが、そのような場合、あらかじめパラメータ
格納メモリ１８に工作物の材質に応じたパラメータを格
納するとともに、切削送りパラメータ選択補助機能指令
「Ｍ１４０；」等の補助機能指令を加工プログラム１２
_aにプログラムしておき、その補助機能指令が読み出さ
れた場合には、上述した場合と同様、シーケンサ１５か
らマシニングセンタ制御装置１１にパラメータ選択信号
Ｓ_SELを供給するようにしてもよい。

【００３２】以上説明したように、この発明によれば、
工具の交換時間短縮化のためにマシニングセンタの主軸
を速く移動させるときの切削送り指令最高移動速度およ
び切削送り指令加減速時定数の設定値変更を短時間で行
えるとともに、加工プログラムを簡単化および短縮化す
ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例によるマシニングセンタ制
御装置１１の構成を示すブロック図である。

【図２】加工プログラム１２_aの一部の一例を示す図で
ある。

【図３】従来のマシニングセンタ制御装置１の構成例を
示すブロック図である。

【図４】加工プログラム２_aの一部の一例を示す図であ
る。

【符号の説明】

１，１１ マシニングセンタ制御装置 ２，１２ 加工プログラム格納メモリ ２_a，１２_a 加工プログラム ３，１３ プログラム読出回路 ４ 移動指令回路 ５ パラメータ書換回路 ６ パルス分配回路 ７，１８ パラメータ格納メモリ ７_a，７_b，・・・，１８_a，１８_b，・・・ 格納エリア ８ 加減速回路 ９ サーボコントローラ １０ サーボモータ １４ 補助機能出力回路 １５ シーケンサ １５_a 入力回路 １５_b 補助機能処理回路 １５_c 出力回路 １６ 切削送りパラメータ選択信号処理回路 １７ パラメータ選択回路 １７_a，１７_b 切換回路

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の工具が自動交換されて取り付けら
   れる主軸を有し、工作物に多種類の加工を施すマシニン
   グセンタを制御するマシニングセンタ制御装置におい
   て、 少なくとも１つの作業工程において用いられる複数のパ
   ラメータそれぞれに関し、工作物の切削時における前記
   主軸の最高移動速度である第１の切削送り指令最高移動
   速度およびそれに対応した第１の切削送り指令加減速時
   定数と、前記第１の切削送り指令最高移動速度より速い
   第２の切削送り指令最高移動速度およびそれに対応した
   第２の切削送り指令加減速時定数とを含む複数の設定値
   があらかじめ格納されたパラメータ格納手段と、 該パラメータ格納手段から読み出された各パラメータ毎
   の複数の設定値がそれぞれ入力され、入力される切換信
   号に基づいていずれかの設定値を択一的に出力する複数
   の切換手段と、前記主軸 の移動に関する移動指令と、前記複数の工具の
   交換に関する交換指令および前記工具の交換に先立つ前
   記各パラメータ毎の設定値の切り換えに関するパラメー
   タ切換指令等の補助機能指令とからなる加工プログラム
   があらかじめ格納されたプログラム格納手段と、前記プログラム格納手段から前記補助機能指令が読み出
   されたときに当該補助機能指令を解析し、当該補助機能
   指令が前記パラメータ切換指令であった場合、前記切換
   手段において選択されるパラメータの設定値を前記第２
   の切削送り指令最高移動速度および前記第２の切削送り
   指令加減速時定数とする選択信号を出力する補助機能指
   令解析処理手段と、 前記補助機能指令解析処理手段からの前記選択信号を受
   け、前記切換手段から出力される設定値を前記第２の切
   削送り指令最高移動速度および前記第２の切削送り指令
   加減速時定数とする 切換信号を供給する切換信号出力手
   段と、前記プログラム格納手段から順次読み出される前記移動
   指令を、前記切換手段から出力される切削送り指令最高
   速度に従って移動指令パルスに変換するパルス分配手段
   と、 前記移動指令パルスを前記切換手段から出力される切削
   送り指令加減速時定数 に従って加減速制御し、前記主軸
   の駆動制御部へ供給するパルス加減速制御手段と を具備
   することを特徴とするマシニングセンタ制御装置。