JP4672288B2 - Control device for controlling movement of movable part of machine tool, machine tool having control device, and moving method of movable part - Google Patents
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Description
本発明は、工作機械の可動部の移動を制御する制御装置、その制御装置を有する工作機械及びその可動部の移動方法に関する。 The present invention relates to a control device that controls movement of a movable portion of a machine tool, a machine tool having the control device, and a method of moving the movable portion.
マシニングセンタ、NC旋盤等の工作機械においては、一般に、材料を加工する前に、工具又は主軸を備えた可動部の移動及び位置決めが行われる。この移動は、例えば図6に模式的に示されるように、可動部Mの移動前の位置L1と移動後の位置L2との間に他の干渉物すなわち固定部Sが存するときは直線的に行うことができず、例えば図示されるように後退、平行移動、前進を含む言わば「コ」の字形に行わなければならない。また干渉物がない場合であっても、可動部はいくらかの後退及び前進を含む移動を行うことが一般的である。このような移動は、可動部を移動させる駆動装置の動作を制御する制御装置により行うことができる。 In a machine tool such as a machining center or an NC lathe, generally, a movable part including a tool or a spindle is moved and positioned before a material is processed. For example, as schematically illustrated in FIG. 6, this movement is linear when another interference object, that is, the fixed part S exists between the position L1 before the movement of the movable part M and the position L2 after the movement. For example, as shown in the figure, it must be performed in a so-called “U” shape including backward movement, parallel movement, and forward movement. Even when there is no interference, it is common for the movable part to move including some backward movement and forward movement. Such movement can be performed by a control device that controls the operation of the drive device that moves the movable portion.
上述のように可動部をコの字に移動させるためには、コの字の2つの角において可動部の移動方向を不連続に変化させる必要がある。従って、その角において可動部は加減速及び方向転換させられる。この場合、その加減速及び方向変換により工作機械に振動が生じ、工作機械の他の部分で同時加工を行っている場合にはその加工精度が大きく低下することがある。さらに、この振動によって可動部に関連する各部品の寿命が低下する虞もある。また可動部の加減速の回数が多いことは、消費電力の増大につながる。 As described above, in order to move the movable portion to the U-shape, it is necessary to discontinuously change the moving direction of the movable portion at the two corners of the U-shape. Accordingly, the movable portion is accelerated / decelerated and turned at the corner. In this case, vibrations are generated in the machine tool due to the acceleration / deceleration and direction change, and when simultaneous machining is performed in other parts of the machine tool, the machining accuracy may be greatly reduced. Furthermore, there is a possibility that the life of each component related to the movable part may be reduced by this vibration. In addition, a large number of times of acceleration / deceleration of the movable part leads to an increase in power consumption.
そこで本発明は、工具又は主軸を備えた可動部を他部材に干渉しないように所定位置に移動させる場合において、可動部の急激な加減速を極力行わずに機械の望ましくない振動を軽減することを目的とする。 Therefore, the present invention reduces undesirable vibrations of the machine without performing rapid acceleration / deceleration of the movable part as much as possible when the movable part having the tool or the spindle is moved to a predetermined position so as not to interfere with other members. With the goal.
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、Z軸及び該Z軸に直交するX軸から構成される2次元平面内の任意の位置の間を任意の方向に移動可能な可動部と、前記可動部の移動可能な範囲に配置される固定部と、前記可動部を、前記固定部から前記X軸方向に離れた第1の位置と、前記固定部から前記Z軸方向に離れ、かつ前記第1の位置との間に前記固定部を挟む第2の位置との間を任意の方向に移動させて位置決めを行う駆動装置とを有する工作機械における前記駆動装置を制御する制御装置であって、前記第1の位置と前記第2の位置との間の前記可動部の移動経路を、前記可動部が前記固定部に干渉せず、かつ前記移動経路が角部を有さず少なくとも部分的に弧線を有するように設定する処理部と、前記処理部が設定した前記移動経路に沿って前記可動部が移動するように前記駆動装置を制御する駆動制御部と、を有し、前記処理部は、前記第2の位置にあるときの前記可動部のうち、前記Z軸方向に関して前記固定部側に最も突出した点を通りかつ前記X軸に平行な直線と、前記X軸方向に関して前記可動部が前記第1の位置にあるときに前記固定部に最も近い前記可動部の端点を通りかつ前記Z軸に平行な直線との交点である第1干渉チェックポイントと、前記固定部のうち、前記第2の位置にあるときの前記可動部側に前記Z軸方向に関して最も突出した点を通りかつ前記X軸に平行な直線と、前記第1の位置にあるときの前記可動部に前記X軸方向に関して最も近い前記固定部の端点を通りかつ前記Z軸に平行な直線との交点である第2干渉チェックポイントと、前記第2干渉チェックポイントを通りかつ前記X軸方向に延びる直線であるか、又は、前記Z軸方向について前記第2干渉チェックポイントと前記第2の位置との間を通りかつ前記X軸方向に延びる直線である境界線上の、前記X軸方向に関して前記第1干渉チェックポイントと前記第2干渉チェックポイントとの間に位置する中継ポイントとを設定し、前記駆動制御部は、前記処理部で設定した前記第1干渉チェックポイント、前記第2干渉チェックポイント及び前記中継ポイントに基づいて、前記可動部の前記第1干渉チェックポイントが前記中継ポイントを通るように前記可動部を移動させることを特徴とする、制御装置を提供する。
In order to achieve the above object, the invention described in
請求項2に記載の発明は、第1のワークを把持して回転する主軸を回動自在に支持する主軸台と、前記主軸の軸線に平行な軸線を有しかつ該主軸に対向配置されるとともに第2のワークを把持して回転する背面主軸を備え、前記主軸に把持された前記第1のワークに対して切削加工を施す1つ又は複数の第1の工具を備え、かつ前記主軸の軸線及び該軸線に直交する軸線から構成される2次元平面内の任意の位置の間を任意の方向に移動可能な背面主軸台と、前記背面主軸に把持された前記第2のワークに対して切削加工を施す1つ又は複数の第2の工具を備え、前記背面主軸台の移動範囲内に配置された固定刃物台と、前記背面主軸台を任意の位置及び方向に移動し位置決めを行う駆動装置と、を有する工作機械における前記駆動装置を制御する制御装置であって、前記固定刃物台から前記背面主軸の軸線方向に垂直な方向に離れた第1の位置と、前記固定刃物台から前記背面主軸の軸線方向に離れ、かつ前記第1の位置との間に前記固定刃物台を挟む第2の位置との間の前記背面主軸台の移動経路を、該背面主軸台が前記固定刃物台に干渉せず、かつ前記移動経路が角部を有さず少なくとも部分的に弧線を有するように設定する処理部と、前記処理部が設定した前記移動経路に沿って前記背面主軸台が移動するように前記駆動装置を制御する駆動制御部と、を有し、前記処理部は、前記第1の位置にあるときの前記背面主軸台の前記第1の工具のうち前記背面主軸の軸線方向について最大出量の工具の先端、又は前記背面主軸に把持された前記第2のワークの先端のうち、前記背面主軸の軸線方向について前記主軸台側に最も突出した点を通りかつ前記背面主軸の軸線に直交する直線と、該直交する直線方向に関して最も前記固定刃物台に近い前記背面主軸台の端点を通りかつ前記背面主軸の軸線に平行な直線との交点である第1干渉チェックポイントと、前記固定刃物台の前記第2の工具のうち前記背面主軸の軸線方向について最大出量の工具の先端を通りかつ前記背面主軸の軸線に直交する直線と、該直交する直線方向に関して最も前記第1の位置にあるときの前記背面主軸台に近い前記固定刃物台の端点を通りかつ前記背面主軸の軸線に平行な直線との交点である第2干渉チェックポイントと、前記第2干渉チェックポイントを通りかつ前記背面主軸の軸線に直交する直線であるか、又は、前記第2干渉チェックポイントと前記第2の位置との間を通りかつ前記背面主軸の軸線に直交する直線である境界線上の、前記X軸方向に関して前記第1干渉チェックポイントと前記第2干渉チェックポイントとの間に位置する中継ポイントとを設定し、前記駆動制御部は、前記処理部で設定した前記第1干渉チェックポイント、前記第2干渉チェックポイント及び前記中継ポイントに基づいて、前記背面主軸台の前記第1干渉チェックポイントが前記中継ポイントを通るように前記背面主軸台を移動させることを特徴とする、制御装置を提供する。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a headstock for rotatably supporting a main spindle that grips and rotates the first workpiece, an axis parallel to the axis of the main spindle, and is disposed opposite to the main spindle. And a back main spindle that grips and rotates the second workpiece, and includes one or a plurality of first tools that perform cutting on the first workpiece gripped by the main spindle, and A back spindle table that can move in any direction between any position in a two-dimensional plane composed of an axis and an axis orthogonal to the axis; and the second work piece gripped by the back spindle One or a plurality of second tools for performing cutting work, a fixed tool post disposed within a movement range of the back spindle stock, and a drive for positioning the back spindle stock by moving the back spindle stock to an arbitrary position and direction And controlling the drive device in a machine tool having A first position separated from the fixed turret in a direction perpendicular to the axial direction of the back spindle, separated from the fixed turret in the axial direction of the back spindle, and the first The movement path of the back spindle head between the second position with the fixed tool post sandwiched between the position, the back spindle base does not interfere with the fixed tool rest, and the movement path has a corner portion. A processing unit that does not have and at least partially sets an arc line, and a drive control unit that controls the driving device so that the back spindle stock moves along the movement path set by the processing unit; And the processing unit is arranged on the tip of the tool with the maximum output amount in the axial direction of the back spindle among the first tools of the back spindle when in the first position, or on the back spindle Of the tip of the gripped second workpiece, the Passes through a point that protrudes most toward the headstock side in the axial direction of the surface spindle, and passes through a straight line that is orthogonal to the axis of the back spindle and the end point of the back spindle table that is closest to the fixed tool post with respect to the orthogonal linear direction. And a first interference check point that is an intersection of a straight line parallel to the axis of the back spindle and the tip of the tool with the maximum output in the axial direction of the back spindle of the second tool of the fixed tool post. And a straight line orthogonal to the axis of the back spindle and the end point of the fixed tool post closest to the back spindle when in the first position with respect to the orthogonal linear direction and parallel to the axis of the back spindle a second interference check point is an intersection of the straight line, or a straight line perpendicular to front Stories second interference checkpoint as and the axis of the back spindle, or the second interference checking Between the first interference check point and the second interference check point with respect to the X-axis direction on a boundary line passing between the point and the second position and perpendicular to the axis of the back main axis The relay control point is set, and the drive control unit is configured to set the first interference check point based on the first interference check point, the second interference check point, and the relay point set by the processing unit. A control device is provided, wherein the back spindle stock is moved so that an interference check point passes through the relay point.
請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の制御装置において、前記処理部は、前記第2干渉チェックポイントを通りかつ前記背面主軸の軸線に直交する境界線を設定し、該境界線上に前記中継ポイントを設定する、制御装置を提供する。 According to a third aspect of the present invention, in the control device according to the second aspect, the processing unit sets a boundary line that passes through the second interference checkpoint and is orthogonal to the axis of the back main axis, and is on the boundary line. A control device for setting the relay point is provided.
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の制御装置において、前記処理部は、前記背面主軸台が前記第1の位置にあるときの前記第1干渉チェックポイントから前記背面主軸の軸線に平行に延びる直線と前記境界線との交点S2と、前記境界線上であって前記交点S2より前記第2干渉チェックポイントの直近かつ前記固定刃物台の外部の点S1と、前記点S1と前記交点S2との間の境界線上の中点S3との3点を設定し、次に、前記背面主軸台が前記第1の位置と前記第2の位置との間を移動するときに、前記第1干渉チェックポイントが前記3点のいずれかを通る3通りの動作をそれぞれ行い、そのとき計測された移動時間が最も短いときの前記3点のいずれかを前記中継ポイントとして設定し記憶する、制御装置を提供する。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the control device according to the third aspect, wherein the processing unit has an axis line of the back spindle from the first interference check point when the back spindle head is in the first position. An intersection S2 of the straight line extending in parallel with the boundary line, a point S1 on the boundary line and in the immediate vicinity of the second interference check point from the intersection S2 and outside the fixed tool post, the point S1 and the point Three points are set with the middle point S3 on the boundary line with the intersection point S2, and then when the back headstock moves between the first position and the second position, A control in which one interference check point performs three kinds of operations passing through any of the three points, and sets and stores any one of the three points when the measured travel time is the shortest as the relay point. Providing equipment.
請求項5に記載の発明は、請求項1〜4のいずれか1項に記載の制御装置において、前記移動経路が前記弧線に接続される直線部分をさらに有し、該直線部分は前記弧線との接続箇所における該弧線の接線に相当する、制御装置を提供する。
Invention of
請求項6に記載の発明は、請求項1〜5のいずれか1項に記載の制御装置において、前記移動経路の全体が弧線から形成される、制御装置を提供する。 A sixth aspect of the present invention provides the control device according to any one of the first to fifth aspects, wherein the entire moving path is formed of an arc line .
請求項7に記載の発明は、請求項1〜6のいずれか1項に記載の制御装置を備えた工作機械を提供する。 A seventh aspect of the present invention provides a machine tool including the control device according to any one of the first to sixth aspects .
請求項8に記載の発明は、Z軸及び該Z軸に直交するX軸から構成される2次元平面内の任意の位置の間を任意の方向に移動可能な可動部と、前記可動部の移動可能な範囲に配置される固定部と、前記可動部を、前記固定部から前記X軸方向に離れた第1の位置と、前記固定部から前記Z軸方向に離れ、かつ前記第1の位置との間に前記固定部を挟む第2の位置との間を任意の方向に移動させて位置決めを行う駆動装置とを有する工作機械における前記可動部の移動方法であって、前記第1の位置と前記第2の位置との間の前記可動部の移動経路を、前記可動部が前記固定部に干渉せず、かつ前記移動経路が角部を有さず少なくとも部分的に弧線を有するように設定することと、前記処理部が設定した前記移動経路に沿って前記可動部が移動するように前記駆動装置を制御することと、を有し、前記第2の位置にあるときの前記可動部のうち、前記Z軸方向に関して前記固定部側に最も突出した点を通りかつ前記X軸に平行な直線と、前記X軸方向に関して前記可動部が前記第1の位置にあるときに前記固定部に最も近い前記可動部の端点を通りかつ前記Z軸に平行な直線との交点である第1干渉チェックポイントを設定することと、前記固定部のうち、前記第2の位置にあるときの前記可動部側に前記Z軸方向に関して最も突出した点を通りかつ前記X軸に平行な直線と、前記第1の位置にあるときの前記可動部に前記X軸方向に関して最も近い前記固定部の端点を通りかつ前記Z軸に平行な直線との交点である第2干渉チェックポイントを設定することと、前記第2干渉チェックポイントを通りかつ前記X軸方向に延びる直線であるか、又は、前記Z軸方向について前記第2干渉チェックポイントと前記第2の位置との間を通りかつ前記X軸方向に延びる直線である境界線上の、前記X軸方向に関して前記第1干渉チェックポイントと前記第2干渉チェックポイントとの間に位置する中継ポイントを設定することと、前記処理部で設定した前記第1干渉チェックポイント、前記第2干渉チェックポイント及び前記中継ポイントに基づいて、前記可動部の前記第1干渉チェックポイントが前記中継ポイントを通るように前記可動部を移動させることと、を有することを特徴とする、移動方法を提供する。 According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a movable part that is movable in an arbitrary direction between arbitrary positions in a two-dimensional plane composed of a Z axis and an X axis that is orthogonal to the Z axis. A fixed portion arranged in a movable range; a first position away from the fixed portion in the X-axis direction; a first position away from the fixed portion in the Z-axis direction; and the first portion A moving method of the movable part in a machine tool having a drive device for positioning by moving in an arbitrary direction between a second position sandwiching the fixed part between the first position and the second position, The movement path of the movable part between the position and the second position is such that the movable part does not interfere with the fixed part, and the movement path does not have a corner part and at least partially has an arc line. And the movable part moves along the movement path set by the processing part. The driving device is controlled to pass through a point that protrudes most toward the fixed portion in the Z-axis direction among the movable portions when in the second position and the X An intersection of a straight line parallel to the axis and a straight line that passes through the end point of the movable part closest to the fixed part and is parallel to the Z axis when the movable part is in the first position with respect to the X-axis direction. Setting a certain first interference check point; passing through the point that protrudes most in the Z-axis direction to the movable part side of the fixed part at the second position and parallel to the X-axis Setting a second interference checkpoint that is the intersection of a straight line and a straight line that passes through the end point of the fixed part closest to the movable part in the X-axis direction and is parallel to the Z-axis when in the first position And the second interference check A boundary that passes through a point and extends in the X-axis direction, or a straight line that passes between the second interference check point and the second position in the Z-axis direction and extends in the X-axis direction Setting a relay point located between the first interference checkpoint and the second interference checkpoint with respect to the X-axis direction on the line , the first interference checkpoint set by the processing unit, Moving the movable part based on two interference checkpoints and the relay point so that the first interference checkpoint of the movable part passes through the relay point. provide.
本発明によれば、可動部は移動開始時及び移動終了時以外においては工作機械上を加減速されることなく滑らかに移動することができるので、工作機械の加工精度及び部品の寿命を低下させ得る振動が防止される。さらに、可動部の移動経路は、制御装置によって予め固定部に干渉しないように設定される。 According to the present invention, the movable part can move smoothly on the machine tool without being accelerated or decelerated except at the start of movement and at the end of movement, thereby reducing the machining accuracy of the machine tool and the life of the parts. The resulting vibration is prevented. Further, the moving path of the movable part is set in advance by the control device so as not to interfere with the fixed part.
以下、図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。
図1は、本発明に係る工作機械の主な構成要素を示す模式図である。工作機械1は、例えばNC旋盤等の自動工作機械であり、可動部40、固定部50及び60、可動部を移動させる駆動装置30、駆動装置30を制御する制御装置10を有する。可動部40は、例えば刃物台42及び主軸44を備えることができ、固定部50又は60に近接する位置に駆動装置30により移動可能であり、それぞれの位置において固定部に装着された工作物の加工又は工作物の授受を行うことができる。制御装置10は、駆動装置30の動作を制御する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing main components of a machine tool according to the present invention. The
制御装置10は、例えば数値制御(NC)旋盤に装備されるNC装置であるが、本発明はこれに限定されず、NC装置とは別の他の制御装置であってもよい。また図1に示されるように、制御装置10は、入力部12、表示部14、処理部(CPU)16、記憶部(ROM18及びRAM20)並びに駆動制御部22を有することができる。入力部12は、例えば数値キー付きのキーボード(図示せず)を有し、工作機械の刃物台及び主軸等の可動部の動作を制御するための必要なデータ(工具の選択、工作物の形状・寸法、並びに主軸の回転数及び工具の送り速度等の加工条件)や、さらにそれらのデータを含む各工具に関する加工プログラムが入力される。表示部14は、ブラウン管や液晶ディスプレイ等の表示装置(図示せず)を有し、入力部12に入力されたデータや加工プログラムの表示、及び表示装置上での対話方式のプログラミング等を可能にする。
The
記憶部を構成するROM18には、可動部を移動させるための制御プログラムが予め格納されている。またRAM20には、可動部移動機能に関する各種データの記憶領域を設けることができる。さらに、入力部12で入力された工具に関するデータ等は、CPU16の指示によりROM18又はRAM20に格納される。CPU16は、ROM18又はRAM20に格納されたプログラム又はデータに基づいて、可動部を移動させるための駆動制御部22に作動指令を送る。駆動制御部22は、CPU16からの指令に従って、X、Y、Z軸等の各軸の駆動源を含む駆動装置30を制御して、可動部40を移動させる。
The
図2は、本発明に係る可動部移動方法を実施可能な制御装置により駆動される可動部及び固定部の、工作機械における位置関係を示す概略図である。図示される工作機械1は、可動部40と、2つの固定部50、60とを有する。図示例において可動部40は、好ましくは複数の第1の工具56を着脱可能に備えた刃物台及び背面主軸54を備えた背面主軸台である。また一方の固定部50は、第1の工作物すなわちワークW1を回動自在に支持する主軸52を備えた主軸台であり、他方の固定部60は、好ましくは複数の第2の工具58を着脱可能に備えた固定刃物台である。固定部50の主軸52及び可動部40の背面主軸54の中心軸線はいずれもZ軸に平行であり、かつ背面主軸54は主軸52に対向するように配置される。可動部40はZ軸方向及びZ軸に直交するX軸方向に移動可能であり、可動部40の第1の工具56は、可動部40が第1の位置P1からX軸方向に所定距離下方に動いた位置(図示せず)に移動したときに、主軸52に支持されたワークW1に切削加工を施すことができるように刃物台に固定される。さらに可動部40がP1に移動したときは、ワークW1を主軸52と背面主軸54との間で受け渡すことができる。また固定部すなわち固定刃物台60の第2の工具58は、可動部40が位置P2に移動したときに、可動部40の背面主軸54に回動自在に支持された第2の工作物すなわちワークW2に切削加工を施すことができるように固定される。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a positional relationship in a machine tool between a movable part and a fixed part that are driven by a control device capable of carrying out the movable part moving method according to the present invention. The illustrated
上述のように、第1の位置P1においては可動部40の第1の工具56が固定部50の主軸52のワークW1を加工することができ、第2の位置P2においては固定部60の第2の工具58が可動部40の背面主軸54のワーク2を加工することができる。なお可動部40が第1の位置P1から第2の位置P2へ移動する場合とは、例えば、主軸52でチャックしているワーク1を可動部40の第1の工具56で加工した後、ワーク1を主軸52から背面主軸54に受け渡して、ワーク1の反対側を固定部60の第2の工具58で加工するような場合である。またその逆に、可動部40が第2の位置P2から第1の位置P1へ移動する場合とは、例えば、背面主軸54にチャックされているワーク2を固定部60の第2の工具58で加工した後、ワーク2を背面主軸54から主軸52に受け渡して、ワーク2の反対側を可動部40の第1の工具56で加工するような場合である。また可動部40は、図2の左側に示されるようないずれの固定部とも近接しない第3の位置P3に待機することもできる。
As described above, the
可動部40が第3の位置P3にあるときは、可動部40と固定部50又は60との間に干渉物がないので、可動部40は第1又は第2の位置P1又はP2に移動するときは直線的な移動経路に沿って移動することができる(図には第2の位置P2に至る経路のみ示す)。しかし、可動部40が第1の位置P1から第2の位置P2に移動すべきときは、可動部40は直線的に移動すると固定部60に干渉する。従ってこの場合は、本発明に係る移動方法に基づいて可動部の移動経路が定められる。以下にその方法について、図2さらに図3を併せて参照しつつ説明する。
When the
まず、操作者が、可動部40及び固定部60に装着される第1の工具56及び第2の工具58の寸法又は工具先端の最大出量の値を入力する(ステップ101)。ここで最大出量とは、可動部40又は固定部60に取付けられる複数の工具のうちその先端が最も長く突出する工具の先端と、可動部40又は固定部60上のある基準位置とのZ軸方向すなわち工具長さ方向の距離をいう。基準位置は任意の固定位置とすることができ、例えば工具が取付けられる基礎部上の適当な箇所でもよい。
First, the operator inputs the dimensions of the
次に、制御装置の処理部すなわちCPUにより、ステップ101で入力された値、及び予め定められた又は操作者が入力した可動部40の寸法により、可動部40の第1干渉チェックポイント46が設定される(ステップ102)。第1干渉チェックポイント46は、可動部40を位置P1とP2との間で固定部60に干渉せずに最短距離で移動させようとするときに、固定部60に最も接近する可動部40の箇所として定められるものである。本実施例においては、第1干渉チェックポイント46は、その設定を容易にするために、可動部40の複数の第1の工具56のうち最大出量の工具の先端、又は背面主軸54に把持されたワークW2の固定部50側の先端のうち、固定部50側に最も突出した点(図示例ではワークW2の先端)を通りかつX軸に平行な直線と、X軸方向に関して最も固定部60に近い可動部40の端点を通りかつZ軸に平行な直線との交点として定められる。
Next, the first
次に、また制御装置の処理部すなわちCPUにより、ステップ101で入力された値、及び予め定められた又は操作者が入力した固定部60の寸法により、可動部40が移動するときに可動部40に干渉するか否かを判定するための、固定部60の第2干渉チェックポイント66が設定される(ステップ103)。第2干渉チェックポイント66は、第1干渉チェックポイント46と同様に、可動部40が位置P1から位置P2に固定部60に干渉せずに最短距離で移動するとき(又はその逆)に、可動部40に最も接近する固定部60の箇所として定められるものである。本実施例においては、第2干渉チェックポイント66は、その設定を容易にするために、固定部60の複数の第2の工具58のうち最大出量の工具の先端を通りかつX軸に平行な直線と、X軸方向に関して最も可動部40に近い固定部60の端点を通りかつZ軸に平行な直線との交点として定められる。この第2干渉チェックポイント及び上述の第1干渉チェックポイントは、換言すれば、可動部40及び固定部60の形状をいずれも長方形に近似し、その長方形の1つの角に設定したものである。従って可動部及び固定部を、その実際の形状に応じて円、楕円又は長方形以外の多角形等に近似して、その形状内の適当な点に第1及び第2干渉チェックポイントを設定することも勿論可能である。
Next, the
なお可動部40又は固定部60への工具取付け時の工具の突出長さ及び背面主軸54からのワークW2の突出長さについては、可動部40及び固定部60のいずれについても、プログラム作成時に予め入力しておくことができる。
In addition, about the protrusion length of the tool at the time of the tool attachment to the
次に、制御装置10の処理部16により、固定部60の第2の工具58の最大出量及び予め定められた固定部60の寸法から、境界線Bが定められる(ステップ104)。境界線Bは、第1の位置P1にある可動部40の第1干渉チェックポイント46がその境界線Bに関しいずれの側に位置しているかによって、可動部40が本発明に係る方法に従って移動すべきか単純に直線的に移動してもよいかを判断するためのものである。本実施形態においては、境界線Bは、第2の工具58のうち最大出量の工具の先端を通りかつX方向に延びる直線として設定される。換言すれば、境界線Bは第2干渉チェックポイント66を通るX軸に平行な直線である。あるいは、境界線Bは必ずしも第2干渉チェックポイントを通過しないX軸に平行な直線として予め定めてもよく、その場合は境界線に干渉しないように第2の工具58を選定して固定部60に装着するやり方でもよい。
Next, a boundary line B is determined by the
次に、可動部40が移動中に固定部60に干渉することを回避するために、可動部40の移動に伴う第1干渉チェックポイント46の軌跡Tが通過すべき中継ポイント70が定められる(ステップ105)。ここで中継ポイント70は、ステップ104にて設定された境界線B上であって固定部60を示す長方形の外部(すなわち固定部60に関し第2干渉チェックポイント66より外側)の点として定められる。この中継ポイント70は、図示しない制御装置10により、第1干渉チェックポイント46の軌跡Tの長さ、可動部40の所要移動時間及び移動に要する消費電力等の少なくとも1つを最小化できる最適位置に定められることが好ましい。
Next, in order to avoid the
ここで図2に示されるように、第1干渉チェックポイント46が第1の位置P1から中継ポイント70に向けて直線的に移動し、さらに中継ポイント70から第2の位置P2に向けて直線的に移動するように可動部40が移動する場合は、中継ポイント70において可動部40の急な減速及び加速(すなわち一時停止及び再始動)が行われるため、第1干渉チェックポイント46が中継ポイント70を通過するときに、上述した従来の「コ」の字形の移動と同様の工作機械にとって望ましくない振動が生じ得る。そこで本発明においては、軌跡Tは可動部40の加減速及び方向転換が必要な角部を有さず、少なくとも部分的に弧線を有するように定められる(ステップ106)。具体的には、図4に示されるように、軌跡Tは第1の位置P1における第1干渉チェックポイント46から中継ポイント70までは直線Tsからなり、中継ポイント70から第2の位置P2における第1干渉チェックポイント46すなわち位置決めポイント48までは弧線Taである。ここで、直線Tsと弧線Taとの交点である中継ポイント60において、直線Tsは弧線Taの接線Tとなっている。このような構成によれば、可動部40は見かけ上、加減速及び急激な方向転換をさせられることなく移動できる。実際には可動部40を移動させる各軸方向(図示例ではX及びZ軸方向)の駆動源の各々は加減速を行うが、結果として可動部40は軌跡Tに沿う方向については加減速されることなく滑らかに移動することができるからである。従って、上述の望ましくない振動は生じず、さらに消費電力の節約及び移動時間の短縮が可能になる。なお直線Tsと弧線Taとの交点は、中継ポイント70に一致していなくとももちろんよい。すなわち、中継ポイント70は直線Ts上にあってもよいし、弧線Ta上にあってもよい。
Here, as shown in FIG. 2, the first
また軌跡Tは、例えば図5に示されるように、直線部分を有さず弧線のみから構成されてもよい。この場合も、可動部40は、軌跡T上の全ての場所においてその進行方向が急激には変化せず、弧線に沿って進行方向が徐々に変化していくため、望ましくない振動が生じることはない。軌跡Tとして図4に示す直線及び弧線の組み合わせ及び図5に示す弧線のいずれを選択すべきかは、制御装置10により、第1干渉チェックポイント46の軌跡Tの長さ、可動部40の所要移動時間及び移動に要する消費電力等を考慮して定めることができる。
Further, for example, as shown in FIG. 5, the trajectory T may have only a straight line without a straight line portion. Also in this case, the moving
中継ポイント70は、上述のように可動部40の所要時間等を考慮して最適位置に選定されるが、その選定方法の一例を以下に述べる。まず図4又は図5に示されるように、可動部40が固定部60に最も近接する場合に通る境界線B上の点、すなわち第2干渉チェックポイント66の直近かつ固定部60の外側の点S1と、可動部40が位置P1にあるときの第1干渉チェックポイント46からZ軸に平行に延びる直線と境界線Bとの交点S2と、S1とS2との間の境界線上の中点S3との3点を設定する。次に、可動部40がP1とP2との間を移動する加工プログラムの実行時に、第1干渉チェックポイント46が上記S1〜S3のいずれかを通る3通りの動作をそれぞれ行い、そのとき計測された移動時間が最も短いときのS1〜S3のいずれかを中継ポイント70としてRAM等に記憶する。ここでS3は、S1とS2との中間であってもよいし、PIとP2との位置関係に基づいて予め計算された又は過去の移動結果から推定される適当な場所であってもよい。
The
また軌跡Tは、図4に示されるように、可動部40が第2の位置に達するときのその進行方向は、工作物の授受の容易性等の観点から、固定部60間で授受される工作物の軸方向(図4においてはZ軸方向)に略等しいことが好ましい。可動部40の移動経路が弧線を含むことにより、移動前の可動部40の位置に関わらずこのような移動を行うことができる。
Further, as shown in FIG. 4, the traveling direction of the trajectory T when the
最後に、制御装置10の処理部すなわちCPU16により、ステップ106にて定められた軌跡Tに沿って可動部40の第1干渉チェックポイント46が移動するように、可動部40を移動させる駆動装置(図示せず)が制御される(ステップ107)。駆動装置は、制御装置10の処理部からの指令に従って、各軸方向の駆動源を駆動させ、可動部40の軌跡Tに沿った滑らかな移動を実現する。
Finally, the drive unit (moving unit 40) is moved by the processing unit of the
本実施形態においては、可動部40が直線的に移動してもよいか或いは本発明に係る方法に基づいて定められた経路に従って移動すべきかは、移動前の可動部40の第1干渉チェックポイント46が境界線Bのどちら側に位置するかで決まる。図示例では、第1干渉チェックポイント46が移動前に境界線Bの左側にあるときは可動部40は直線的に移動可能であり、右側にあるときは本発明に係る移動方法に従って弧線を含む移動経路に沿って移動することになる。
In the present embodiment, whether the
以上説明したように、干渉チェックポイントの軌跡が角部を有さず少なくとも部分的に弧線を有することにより、可動部は移動開始時及び移動終了時以外においては加減速されることなく滑らかに移動することができるので、工作機械の加工精度及び寿命を低下させ得る振動が防止される。さらに、この軌跡は予め定められた中継ポイントを通過するので、従来の「コ」の字形の移動経路を単に弧線又は弧線と直線との組み合わせに置換えた場合とは異なり、可動部が他の部材に干渉することを確実に防止するものである。 As described above, the locus of the interference check point does not have a corner portion but at least partially has an arc line, so that the movable portion moves smoothly without being accelerated or decelerated except at the start of movement and at the end of movement. Therefore, vibration that can reduce the machining accuracy and life of the machine tool is prevented. Furthermore, since this trajectory passes through a predetermined relay point, the movable portion is not the same as the case where the conventional “U” -shaped movement path is simply replaced with an arc wire or a combination of an arc wire and a straight line. It is surely prevented from interfering with.
1…工作機械
10…制御装置
30…駆動装置
40…可動部
46…第1干渉チェックポイント
50、60…固定部
66…第2干渉チェックポイント
70…中継ポイント
T…軌跡
B…境界線
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記第1の位置と前記第2の位置との間の前記可動部の移動経路を、前記可動部が前記固定部に干渉せず、かつ前記移動経路が角部を有さず少なくとも部分的に弧線を有するように設定する処理部と、
前記処理部が設定した前記移動経路に沿って前記可動部が移動するように前記駆動装置を制御する駆動制御部と、
を有し、
前記処理部は、前記第2の位置にあるときの前記可動部のうち、前記Z軸方向に関して前記固定部側に最も突出した点を通りかつ前記X軸に平行な直線と、前記X軸方向に関して前記可動部が前記第1の位置にあるときに前記固定部に最も近い前記可動部の端点を通りかつ前記Z軸に平行な直線との交点である第1干渉チェックポイントと、前記固定部のうち、前記第2の位置にあるときの前記可動部側に前記Z軸方向に関して最も突出した点を通りかつ前記X軸に平行な直線と、前記第1の位置にあるときの前記可動部に前記X軸方向に関して最も近い前記固定部の端点を通りかつ前記Z軸に平行な直線との交点である第2干渉チェックポイントと、前記第2干渉チェックポイントを通りかつ前記X軸方向に延びる直線であるか、又は、前記Z軸方向について前記第2干渉チェックポイントと前記第2の位置との間を通りかつ前記X軸方向に延びる直線である境界線上の、前記X軸方向に関して前記第1干渉チェックポイントと前記第2干渉チェックポイントとの間に位置する中継ポイントとを設定し、
前記駆動制御部は、前記処理部で設定した前記第1干渉チェックポイント、前記第2干渉チェックポイント及び前記中継ポイントに基づいて、前記可動部の前記第1干渉チェックポイントが前記中継ポイントを通るように前記可動部を移動させることを特徴とする、制御装置。 A movable part movable in any direction between any position in a two-dimensional plane composed of a Z axis and an X axis perpendicular to the Z axis, and a fixed part disposed in a movable range of the movable part and parts, the movable part, between a first position spaced to the X-axis direction from the fixed portion, away from the fixed portion in the Z-axis direction, and the fixing portion between said first position A control device for controlling the drive device in a machine tool having a drive device for positioning by moving in an arbitrary direction between the second position sandwiched,
The movement path of the movable part between the first position and the second position is such that the movable part does not interfere with the fixed part, and the movement path does not have a corner, at least partially. A processing unit configured to have an arc line;
A drive control unit that controls the drive device so that the movable unit moves along the movement path set by the processing unit;
Have
The processing unit includes a straight line that passes through a point that protrudes most toward the fixed unit with respect to the Z-axis direction and is parallel to the X-axis, and the X-axis direction, among the movable units at the second position. A first interference checkpoint that is an intersection with a straight line that passes through an end point of the movable part closest to the fixed part and is parallel to the Z axis when the movable part is in the first position; and the fixed part A straight line that passes through the most protruding point in the Z-axis direction and is parallel to the X-axis, and the movable part when in the first position. A second interference checkpoint that is an intersection of a straight line that passes through the end point of the fixed portion closest to the X-axis direction and is parallel to the Z-axis, and extends in the X-axis direction through the second interference checkpoint. Straight or before Z axis for the second interference check point and the second boundary line between a straight line extending in street and the X-axis direction between the position direction, the X-axis the said first interference checking point in the direction the second Set a relay point located between the interference checkpoint and
The drive control unit may cause the first interference check point of the movable unit to pass through the relay point based on the first interference check point, the second interference check point, and the relay point set by the processing unit. The control unit is characterized in that the movable part is moved.
前記固定刃物台から前記背面主軸の軸線方向に垂直な方向に離れた第1の位置と、前記固定刃物台から前記背面主軸の軸線方向に離れ、かつ前記第1の位置との間に前記固定刃物台を挟む第2の位置との間の前記背面主軸台の移動経路を、該背面主軸台が前記固定刃物台に干渉せず、かつ前記移動経路が角部を有さず少なくとも部分的に弧線を有するように設定する処理部と、
前記処理部が設定した前記移動経路に沿って前記背面主軸台が移動するように前記駆動装置を制御する駆動制御部と、
を有し、
前記処理部は、前記第1の位置にあるときの前記背面主軸台の前記第1の工具のうち前記背面主軸の軸線方向について最大出量の工具の先端、又は前記背面主軸に把持された前記第2のワークの先端のうち、前記背面主軸の軸線方向について前記主軸台側に最も突出した点を通りかつ前記背面主軸の軸線に直交する直線と、該直交する直線方向に関して最も前記固定刃物台に近い前記背面主軸台の端点を通りかつ前記背面主軸の軸線に平行な直線との交点である第1干渉チェックポイントと、前記固定刃物台の前記第2の工具のうち前記背面主軸の軸線方向について最大出量の工具の先端を通りかつ前記背面主軸の軸線に直交する直線と、該直交する直線方向に関して最も前記第1の位置にあるときの前記背面主軸台に近い前記固定刃物台の端点を通りかつ前記背面主軸の軸線に平行な直線との交点である第2干渉チェックポイントと、前記第2干渉チェックポイントを通りかつ前記背面主軸の軸線に直交する直線であるか、又は、前記第2干渉チェックポイントと前記第2の位置との間を通りかつ前記背面主軸の軸線に直交する直線である境界線上の、前記X軸方向に関して前記第1干渉チェックポイントと前記第2干渉チェックポイントとの間に位置する中継ポイントとを設定し、
前記駆動制御部は、前記処理部で設定した前記第1干渉チェックポイント、前記第2干渉チェックポイント及び前記中継ポイントに基づいて、前記背面主軸台の前記第1干渉チェックポイントが前記中継ポイントを通るように前記背面主軸台を移動させることを特徴とする、制御装置。 A headstock that rotatably supports a main spindle that grips and rotates the first workpiece, an axis parallel to the axis of the main spindle, and is disposed opposite to the main axis and holds the second workpiece A rotating main spindle, one or more first tools for cutting the first workpiece held by the main spindle, and an axis of the main spindle and an axis perpendicular to the main axis. One or a plurality of back spindles that can move in any direction between any positions in the two-dimensional plane that is configured, and one or more that cuts the second workpiece gripped by the back spindle In a machine tool comprising: a second tool, and a fixed tool rest disposed within a movement range of the back spindle stock; and a driving device that moves and positions the back spindle stock in an arbitrary position and direction. A control device for controlling the drive device,
The fixed position between the first position away from the fixed turret in the direction perpendicular to the axial direction of the back spindle and the first position away from the fixed turret in the axial direction of the back spindle. The movement path of the back spindle stock between the second position sandwiching the tool post, the back spindle stock does not interfere with the fixed tool post, and the movement path does not have a corner portion and at least partially. A processing unit configured to have an arc line;
A drive control unit that controls the drive device so that the back spindle stock moves along the movement path set by the processing unit;
Have
The processing unit is gripped by the tip of the maximum amount of tool with respect to the axial direction of the back spindle or the back spindle in the first tool of the back spindle when in the first position. Of the tip of the second workpiece, a straight line that passes through a point that protrudes most to the headstock side in the axial direction of the back spindle and is orthogonal to the axis of the back spindle, and the fixed turret that is the most in relation to the orthogonal linear direction A first interference check point that is an intersection of a straight line that passes through an end point of the back spindle and that is parallel to the axis of the back spindle, and of the second tool of the fixed tool post, the axial direction of the back spindle A straight line passing through the tip of the tool with the maximum output amount and orthogonal to the axis of the back spindle, and the fixed tool post closest to the back spindle in the first position with respect to the orthogonal linear direction. A second interference check point is an intersection of the straight line parallel to the street and the axis of the back spindle point or a straight line perpendicular to front Stories second interference checkpoint as and the axis of the back spindle, or, The first interference check point and the second interference check with respect to the X-axis direction on a boundary line that passes between the second interference check point and the second position and is orthogonal to the axis of the back spindle. Set the relay point located between the points,
The drive control unit, based on the first interference check point, the second interference check point, and the relay point set by the processing unit, the first interference check point of the rear headstock passes through the relay point. The control device is characterized by moving the back spindle stock as described above.
前記第1の位置と前記第2の位置との間の前記可動部の移動経路を、前記可動部が前記固定部に干渉せず、かつ前記移動経路が角部を有さず少なくとも部分的に弧線を有するように設定することと、
前記処理部が設定した前記移動経路に沿って前記可動部が移動するように前記駆動装置を制御することと、
を有し、
前記第2の位置にあるときの前記可動部のうち、前記Z軸方向に関して前記固定部側に最も突出した点を通りかつ前記X軸に平行な直線と、前記X軸方向に関して前記可動部が前記第1の位置にあるときに前記固定部に最も近い前記可動部の端点を通りかつ前記Z軸に平行な直線との交点である第1干渉チェックポイントを設定することと、
前記固定部のうち、前記第2の位置にあるときの前記可動部側に前記Z軸方向に関して最も突出した点を通りかつ前記X軸に平行な直線と、前記第1の位置にあるときの前記可動部に前記X軸方向に関して最も近い前記固定部の端点を通りかつ前記Z軸に平行な直線との交点である第2干渉チェックポイントを設定することと、
前記第2干渉チェックポイントを通りかつ前記X軸方向に延びる直線であるか、又は、前記Z軸方向について前記第2干渉チェックポイントと前記第2の位置との間を通りかつ前記X軸方向に延びる直線である境界線上の、前記X軸方向に関して前記第1干渉チェックポイントと前記第2干渉チェックポイントとの間に位置する中継ポイントを設定することと、
前記処理部で設定した前記第1干渉チェックポイント、前記第2干渉チェックポイント及び前記中継ポイントに基づいて、前記可動部の前記第1干渉チェックポイントが前記中継ポイントを通るように前記可動部を移動させることと、
を有することを特徴とする、移動方法。 A movable part movable in any direction between any position in a two-dimensional plane composed of a Z axis and an X axis perpendicular to the Z axis, and a fixed part disposed in a movable range of the movable part and parts, the movable part, between a first position spaced to the X-axis direction from the fixed portion, away from the fixed portion in the Z-axis direction, and the fixing portion between said first position A moving method of the movable part in a machine tool having a drive device for positioning by moving in an arbitrary direction between the second position sandwiched,
The movement path of the movable part between the first position and the second position is such that the movable part does not interfere with the fixed part, and the movement path does not have a corner, at least partially. Setting it to have an arc,
Controlling the driving device so that the movable unit moves along the movement path set by the processing unit;
Have
Among the movable parts at the second position, the movable part passes through a point that protrudes most to the fixed part side in the Z-axis direction and is parallel to the X-axis, and the movable part in the X-axis direction. Setting a first interference checkpoint that is an intersection with a straight line that passes through the end point of the movable part closest to the fixed part and is parallel to the Z axis when in the first position;
Among the fixed portions, when the movable portion is in the second position, a straight line that passes through the most protruding point in the Z-axis direction and is parallel to the X-axis and the first portion is Setting a second interference checkpoint that is an intersection with a straight line that passes through the end point of the fixed part closest to the movable part in the X-axis direction and is parallel to the Z-axis;
A straight line that passes through the second interference checkpoint and extends in the X-axis direction, or passes between the second interference checkpoint and the second position in the Z-axis direction and in the X-axis direction. Setting a relay point located between the first interference checkpoint and the second interference checkpoint with respect to the X-axis direction on the boundary that is a straight line extending;
Based on the first interference check point, the second interference check point, and the relay point set by the processing unit, the movable unit moves so that the first interference check point of the movable unit passes through the relay point. And letting
The movement method characterized by having.
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