JP4951165B2 - 数値制御工作機械、この数値制御工作機械におけるワークの加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、刃物台や主軸台等の移動体を複数有し、複数の移動体を相対的に軸移動させながらワークの加工を行う数値制御工作機械及びこの数値制御工作機械におけるワークの加工方法に関する。

刃物台や移動主軸台等の移動体を複数有し、これら複数の移動体を相対的に軸移動させながらワークの加工を行う数値制御工作機械が知られている。
図１４は、主軸軸線の両側に二つの刃物台を有し、この二つの刃物台に装着した工具を交互に切り換えながらワークの加工を行う様子を示した概略図である。
図示の例では、一方の刃物台（第一刃物台）にバイト等の切削工具Ｔ１（以下、工具Ｔ１と記載する）が装着され、主軸軸線Ｃと平行なＺ方向及びＺ方向に直交するＸ方向に送られながら、主軸のチャックに把持されたワークＷの外周縁の切削加工を行う。
また、他方の刃物台（第二刃物台）にドリル等の回転工具Ｔ２（以下、工具Ｔ２と記載する）が装着され、Ｘ方向に送られながら、孔開け加工等を行う。

二つの刃物台の軸移動は、それぞれ独立した制御系によって制御される。
図１５は、一方の刃物台及び他方の刃物台の軸移動を制御する二つの制御系の加工プログラムの一部を抜粋して示したものである。図の左側が一方の刃物台の工具Ｔ１に関する部分、右側が他方の刃物台の工具Ｔ２に関する部分である。
この加工プログラムによれば、一方の刃物台の制御系（＃１：第一の制御系）では、工具Ｔ１をＸ１．０、Ｚ０．０で指定された実加工の開始位置（図１４の符号（Ｉ）で示す位置）まで早送りで軸移動させて位置決めした後、Ｚ方向に工具Ｔ１を送って切削を開始する。そして、加工プログラム中の各ブロックで指定されたＸ座標及びＺ座標の位置まで工具Ｔ１を送り、ワークＷの外周縁の切削加工を行う。
そして、工具Ｔ１を図１４の符号(II)で示す位置まで送って切削加工が終了すると、他方の刃物台の制御系との待ち合わせを行う。

また、他方の刃物台の制御系（＃２：第二の制御系）では、一方の刃物台の工具Ｔ１によるワークＷの切削加工開始と同時に、工具Ｔ２の割り出し位置（図１４中符号（ｉ）で示す位置、「移動開始位置」ということがある）からＸ−２０．０、Ｚ-２０．０で指定された加工開始位置（同符号(ii)で示す位置）まで早送りで軸移動させる。
そして、工具Ｔ２を加工開始位置に軸移動させた後、一方の刃物台の制御系との待ち合わせを行う。
なお、図示の加工プログラムには特に示していないが、両制御系の待ち合わせ終了後は、主軸を予め設定された回転角度位置に位置決めして停止させ、工具Ｔ２を予め設定された送り速度（送り装置を制御することによって得られる軸移動の速度をいう）でＸ方向に送りながら、ワークＷの孔開け加工を行う。

ところで、加工プログラム中で「Ｇ００」コード等により位置決めが指令されると、最大の送り速度Ｖmaxで工具を指定された位置まで軸移動させるように設定されているのが一般的である。これは、工具の準備時間を可能な限り短くして、ワークの加工時間を短縮するためである。

しかし、例えば、複数の刃物台に装着した工具を交互に切り換えながらワークの加工を行う場合において、一方の刃物台の工具でワークの実加工を行っている間に、他方の刃物台を最大の送り速度Ｖmaxで軸移動させると、加減速時の衝撃に起因して振動が発生し、ワークの加工精度に悪影響を及ぼすという問題がある。また、前記したような衝撃や振動は、刃物台を送るボールねじ・ナット機構等の送り装置の寿命を低下させる原因になる。この解決策として、衝撃や振動に十分かつ長期間耐えることができるように、送り装置全体の剛性を高めることも考えられるが、送り装置全体の剛性を高めると、装置が高価格になり、重量や大きさも増大するという新たな問題が生じることになる。
また、急激な加減速時には大きな電力を消費するので、省エネルギー上も好ましくないという問題がある。

上記問題を解決するための一つの方法として、工作機械のユーザが加工プログラムの修正を行って、位置決め時の送り速度を適宜に設定することが考えられるが、位置決め時等の送り速度（最大の送り速度Ｖmax）の全てを、上記の問題が発生しない送り速度に変更すると、ワークの加工時間が長くなり、ワークの加工時間が長くならないように加工プログラムの解析を行って、所定のブロックの送り速度のみを修正することは、きわめて煩雑で現実的ではない。

なお、刃物台等の移動体の加工プログラムに含まれる送り速度のうち、所定の送り速度を早送り速度より小さい速度に変更しつつ、前記移動体が目的地に到達するまでの時間を短縮させる技術が提案されている（特許文献１，２，３参照）。
特開平７−１３４６０７号公報（図面の図２及び段落０００９の記載参照） 特開平７−１３４６０８号公報（図面の図２及び段落０００９の記載参照） 特開平７−１３６９０５号公報（図面の図２及び段落０００９の記載参照）

しかし、上記文献１〜３に記載の技術によれば、各文献の図２からもわかるように、再設定された送り速度まで短時間で移動体を加速し、当該再設定された送り速度から短時間で移動体を停止させるため、加減速時に生じる振動は早送り時よりも増大されると考えられ、一方の移動体でワークの加工を行っている場合に、上記文献に記載の技術で他方の移動体を移動させると、ワークの加工精度に悪影響を与えるおそれがある。

本発明は上記の問題点にかんがみてなされたもので、刃物台や移動主軸台等の複数の移動体を交互に切り替えながら、又は同時に軸移動させながら、ワークの加工を行う数値制御工作機械において、ワークの加工時間を延長させることなく、かつ、加工プログラム等の修正のような煩雑な作業を必要とすることなく、早送りで移動体を軸移動させることによる衝撃や振動の発生を抑制してワークの加工精度を高く維持しつつ、送り装置等の寿命を低下させることのない、省エネルギー性に優れた数値制御工作機械及びこの数値制御工作機械におけるワークの加工方法の提供を目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の発明者は、一の移動体によるワークの加工中に、他の移動体に多大な待機時間が生じていることに着目した。
図１６は、上記した二つの刃物台の工具Ｔ１，Ｔ２を交互に切り換えながらワークＷの加工を行う場合において、他方の刃物台が工具の割り出し位置から加工開始位置まで軸移動する際のタイムチャート（上段）及び送り速度の速度変化グラフ（下段）を示したものである。
図示するように、一方の刃物台の工具Ｔ１でワークＷの切削加工を行っている間に、他方の刃物台の工具Ｔ２を最大の送り速度Ｖmaxで工具の割り出し位置から加工開始位置まで軸移動させると、工具Ｔ１による切削加工が終了し、両制御系の待ち合わせを行った後に工具Ｔ２による孔開け加工が開始されるまでの間に、多大な待機時間が生じることになる。

そこで、本発明の発明者は、一の移動体がワークの加工等を行っている間の待機時間を十分に利用して、他の移動体の軸移動を行い、前記待機時間を０又は短縮するようにすることで、送り速度を十分に小さくし、加減速時の衝撃や振動の発生を抑制するとともに、急激な加減速にともなう電力消費量を抑制することに想到した。

具体的には、相対的に軸移動する複数の移動体を有し、一の移動体のワークの加工移動中に他の移動体を重複して移動させる数値制御工作機械において、前記他の移動体の送り速度を抽出するステップと、前記送り速度での前記他の移動体の移動が、前記一の移動体に装着した工具の移動よりも早く終了し、前記他の移動体に待機時間が生じる場合に、前記待機時間と移動時間との合計を移動可能時間として設定するステップと、この移動可能時間と前記他の移動体の移動距離とに基づき、前記他の移動体の移動に伴い発生する振動および衝撃が、前記送り速度での移動の際より小さくなる新たな送り速度を求めるステップと、前記送り速度を前記新たな送り速度に置き換えるステップと、次の加工プログラムの実行時から、置き換えられた前記新たな送り速度で前記他の移動体を軸移動させて加工を行うステップとを実行する制御部を有する構成としてある。

本発明によれば、例えば実加工開始前における他の移動体の待機時間や、実加工終了後の余剰時間を利用して、一の移動体又は他の移動体の送り速度を小さくすることができ、加減速時の衝撃や振動の発生を抑制し、一の移動体によるワークの加工に与える悪影響を抑制することができる。

本発明では、相対的に軸移動する複数の移動体を有し、一の移動体のワークの加工移動中に他の移動体を重複して移動させる数値制御工作機械において、前記他の移動体の送り速度を抽出するステップと、前記送り速度での前記他の移動体の移動が、前記一の移動体に装着した工具の移動よりも早く終了し、前記他の移動体に待機時間が生じる場合に、前記待機時間と移動時間との合計を移動可能時間として設定するステップと、前記一の移動体が移動を開始してから停止するまでの時間を計測するとともに、前記他の移動体が移動を開始してから停止するまでの時間を計測し、計測された前記一の移動体の時間と前記他の移動体の時間との比から、前記他の移動体の移動に伴い発生する振動および衝撃が、前記送り速度での移動の際より小さくなる新たな送り速度を求めるステップと、前記送り速度を前記新たな送り速度に置き換えるステップと、次の加工プログラムの実行時から、置き換えられた前記新たな送り速度で前記他の移動体を軸移動させて加工を行うステップとを実行する制御部を有するようにしてもよい。

本発明においては、ワークや工具を装着しない状態で加工プログラムを実行させるシミュレーションによって新たな送り速度を求めることができる。また、ワークの実加工を通して時間の計測を行い、計測された時間から新たな送り速度を求めることも可能である。
この場合は、最初の一個目のワークの実加工を通して、新たな送り速度を求めるとよい。具体的には、前記制御部が、ワークの加工が初回か否かを判断し、初回である場合に前記新たな送り速度を求めるステップを実行し、二回目以降である場合には前記送り速度を、前記初回のワーク加工で得られた前記新たな送り速度に置き換えるように構成する。
このようにすることで、ワークの加工を行う加工プログラムを実行させるだけで、二個目以降のワークの加工からは自動的に位置決めの送り速度が新たな送り速度に置き換えられるので、便利である。

また、前記新たな送り速度が予め設定された下限値よりも小さい場合に、前記制御部が当該下限値を前記新たな送り速度とするように構成するとよい。前記の下限値は、移動体を送る送り装置の構成や特性、消費電力特性等を考慮して予め決定する。そして、この下限値を下回る送り速度が演算によって得られた場合には、下限値の送り速度を新たな送り速度として決定するとよい。

本発明は、前記移動体が刃物台、移動主軸台、移動主軸及びテーブルのうちのいずれかである数値制御旋盤にも適用が可能である。前記した一の移動体と他の移動体との組み合わせは、例えば、刃物台と刃物台、移動主軸台（又は移動主軸）と背面移動主軸台（又は背面移動主軸）、刃物台と背面移動主軸台（又は背面移動主軸）の他、ワークを載置する複数のテーブルパレット等を挙げることができる。また、本発明によって軸移動が制御される移動体の数は二つに限らず三つ又は四つ以上であってもよい。

本発明の加工方法は、相対的に軸移動する複数の移動体を有し、一の移動体のワークの加工移動中に他の移動体を重複して移動させる数値制御工作機械におけるワークの加工方法において、前記他の移動体の送り速度を抽出するステップと、前記送り速度での前記他の移動体の移動が、前記一の移動体に装着した工具の移動よりも早く終了し、前記他の移動体に待機時間が生じる場合に、前記待機時間と移動時間との合計を移動可能時間として設定するステップと、この移動可能時間と前記他の移動体の移動距離とに基づき、前記他の移動体の移動に伴い発生する振動および衝撃が、前記送り速度での移動の際より小さくなる新たな送り速度を求めるステップと、前記送り速度を前記新たな送り速度に置き換えるステップと、次の加工プログラムの実行時から、置き換えられた前記新たな送り速度で前記他の移動体を軸移動させて加工を行うステップとを設けた方法としてある。

上記の方法は、各ステップを実行するプログラムによって行うことができる。このプログラムは、工作機械の数値制御装置のハードディスクやメモリに、ＦＤや磁気テープ等の磁気記録媒体、ＣＤやＤＶＤ等の光記録媒体その他の記憶媒体から読み込むことが可能であるほか、通信回線を介して読み込むことも可能である。
また、このプログラムは、工作機械のメーカーが工作機械のＮＣに組み込むマクロプログラム等のように、加工プログラム中の予め設定されたコードで起動するサブプログラムであるとよい。
このようなサブプログラムを利用することで、工作機械のユーザにおいて加工プログラムを何ら変更することなく、本発明の方法を実行することが可能になる。

本発明は上記のように構成されているので、一の移動体でワークの加工を行っている間に他の移動体を予め設定された加工開始位置まで軸移動させる際に、前記他の移動体の軸移動の際の急激な加減速を低減させて、衝撃や振動の発生を抑制することができる。そのため、振動や衝撃による加工精度の低下を防止することができるほか、移動体の送り装置等の寿命低下も防止することができる。
また、本発明の方法を実行するためのプログラムをマクロプログラム等のサブプログラムに組み込むことで、加工プログラムを何ら変更することなく、本発明の方法を実行することが可能である。

以下、本発明の好適な実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
［第一の実施形態］
図１及び図２は、本発明の移動制御方法の第一の実施形態を説明するフローチャートで、図２は、図１のフローチャートに連続する部分である。また、図３はこの実施形態の加工形態を説明するタイムチャート、図４は送り速度を置き換えた後におけるこの実施形態の加工形態を説明するタイムチャート（上段）及び送り速度の速度変化グラフ（下段）である。
なお、この実施形態では、工作機械のメーカーが作成したサブプログラムであるマクロプログラムに従って、工作機械の数値制御装置（ＮＣ）のＣＰＵが図１の各手順を実行するものとする。また、前記のマクロプログラムは、加工プログラム中の予め設定された指令コード（例えば「Ｍ０６」）によって起動されるものとする。

以下、図１及び図２を参照しながら、この実施形態における移動制御の手順を説明する。
スタート（マクロプログラムの起動）と同時に、ＮＣ装置のＣＰＵは、ワークの加工を行う加工プログラムの解析を行い（ステップＳ１）、二つの工具Ｔ１，Ｔ２による同時加工なのか、二つの工具Ｔ１，Ｔ２を交互に切り替えながら行う交互加工なのかを判断する（ステップＳ２）。

この判断は、例えば、待ち合わせを指令するコード（図１５の例では「！１Ｌ１」「！２Ｌ１」）の存在の有無と、前記コードに対する工具Ｔ１，Ｔ２のパートプログラムの設定位置との関係によって判断することができる。例えば、待ち合わせを指令するコード「！１Ｌ１」「！２Ｌ１」を境として、交互に工具Ｔ１，Ｔ２のパートプログラムが設定されている場合には、二つの工具Ｔ１，Ｔ２を交互に切り替えながら加工を行うと判断し、ステップＳ３に進む。
また、例えば、後に説明する図６の加工プログラムのように、待ち合わせを指令するコード「！１Ｌ１」「！２Ｌ１」の前又は後に、工具Ｔ１，Ｔ２のパートプログラムの両方が存在する場合は、工具Ｔ１，Ｔ２による同時加工と判断して、図７のフローにジャンプする（ジャンプ先を符号Ｉで示す）。

まず、工具Ｔ１，Ｔ２を交互に切り替えながら加工を行う場合について説明する。また、以下では、先に加工を開始する一方の刃物台の制御系を第一の制御系，後に加工を開始する他方の刃物台の制御系を第二の制御系とする。
この場合の加工形態は、図１４〜図１５に示す加工例と同じで、図３に示すように、一方の刃物台（第一刃物台）に装着した工具Ｔ１によるワークの加工の終了後に、他方の刃物台（第二刃物台）に装着した工具Ｔ２でワークの加工を開始させるものである。

以下、工具Ｔ１，Ｔ２を、例えば工具の割り出し位置（移動開始位置）から加工開始位置（ワーク表面から所定距離、例えば０．５ｍｍ離れたところ）まで移動させることを、軸移動の中でも特に「準備移動」と記載する。
また、実加工終了後に工具Ｔ１，Ｔ２を待ち合わせ位置まで軸移動させることを「退避移動」と記載する。そして、「実加工」には、工具Ｔ１，Ｔ２による実際の加工の他、加工開始位置から工具Ｔ１，Ｔ２をワークに接触する位置まで移動させる移動も含まれるものとする。

図３のタイムチャートに示すように、この場合は、第一刃物台の工具Ｔ１でワークの加工を開始するとともに、第二刃物台の工具Ｔ２をワークに向けて準備移動させ、加工開始位置に工具Ｔ２の刃先を位置決めする。そして、工具Ｔ１によるワークの加工が終了するまで、この加工開始位置で工具Ｔ２を待機させ、工具Ｔ１によるワークの加工終了と同時に、工具Ｔ２を前記加工開始位置からワークに向けて移動させて、ワークの実加工を開始させる。
この場合は、第二刃物台の工具Ｔ２でワークの加工を行う場合に置き換えを行う送り速度は、図３に示す「準備移動」の際の送り速度である。

ステップＳ３では、次回加工に使用する工具Ｔ２に関する第二の制御系の加工プログラム（パートプログラム）を読み込み、この加工プログラムの中から、第一の制御系の加工プログラム中の前記待ち合わせ指令と対応する待ち合わせ指令（図示の例では「！１Ｌ１」）を検索する（ステップＳ５）。

次いで、ＣＰＵは、例えば、加工を行うモードが、手動モードから自動運転モードに切り換えられたことによって、今回加工のワークＷが最初のものかどうかを判断する（ステップＳ６）。
その結果、最初のワークであると判断すれば、第二の制御系の加工プログラムの中から、ステップＳ３の検索によって発見された待ち合わせ指令コード（「！１Ｌ１」）の前に位置するコードであって、次回加工に使用する工具Ｔ２の移動指令のコード（図１５の例では、第一行目の「Ｇ００ Ｘ−２０．０ Ｚ−２０．０」）を抽出する（ステップＳ８）。
以後、第二の制御系については、加工プログラムの移動指令のブロック（「Ｇ００ Ｘ−２０ Ｚ−２０」）が実行されるまでの間、待機する（ステップＳ９）。

第一の制御系において加工指令のブロック「Ｇ０１ Ｚ１１．０」（図１５参照）が実行されて加工が開始されれば、これと同時に、工具Ｔ２の移動が開始される。第二の制御系において位置決め指令のブロック「Ｇ００ Ｘ−２０ Ｚ−２０」が実行されて工具Ｔ２が加工開始位置に向けての準備移動を開始すれば、この準備移動の開始と同時にタイマを始動させて、準備移動の際の移動時間(TIME1)の計測を開始する（ステップＳ１１）。
タイマによる加工時間の計測及び移動時間(TIME1)の計測は、図３に示すように、待ち合わせが完了するまで、つまり待ち合わせ完了指令が出力されるまで、行われる（ステップＳ１２，Ｓ１３）。なお、この実施形態のように、待ち合わせ完了直後に工具Ｔ２による実加工が開始される場合には、工具Ｔ２が実加工を開始するまで、つまり、「Ｇ０１」コードの実行指令が出力されるまで、行われるようにしてもよい。

時間計測終了後に、第二の制御系における移動開始位置から加工開始位置までの距離と計測時間とから、第二の制御系の送り速度Ｖ１を求める（ステップＳ１９）。
次いで、送り速度Ｖ１が予め設定された下限値よりも大きいかどうかを判断し（ステップＳ２０）、下限値よりも大きい場合には、ステップＳ１９で得られた送り速度Ｖ１を、新たな送り速度として設定する（ステップＳ２２）。
なお、前記した下限値は、刃物台を送る送り装置の構成や特性、消費電力特性等を考慮して予め決定する。

この送り速度Ｖ１が予め設定された前記の下限値よりも小さいときは、送り速度Ｖ１として前記の下限値に設定し（ステップＳ２１）、新たな送り速度として設定する（ステップＳ２２）。
以上で、マクロプログラムの実行を終了する（ステップＳ２３）。上記した各ステップは、ＮＣのハードディスクやメモリにインストールしたマクロプログラムによって実行することができる。

図４は、上記手順により、送り速度が再設定された後の加工形態及び他方の刃物台（工具Ｔ２）の位置決め時のタイムチャートの一例を示したものである。なお、図４に示す例は、新たな送り速度Ｖ１が前記の下限値よりも大きい場合である。
工具Ｔ２は、位置決め指令である「Ｇ００」コードによって、加工開始位置まで準備移動するが、「Ｇ００」によって指定された早送りの速度が、マクロプログラムの実行によって最大の送り速度Ｖmax（図１６参照）から新たな送り速度Ｖ１に置き換えられているため、この新たな送り速度Ｖ１で準備移動しながら、加工開始位置に到達する。
新たな送り速度Ｖ１は、工具Ｔ１による加工中の待機時間を利用して求められているので、準備移動の開始や停止の際に、振動や衝撃の小さい送り速度とすることができ、かつ、待機時間を０又は短縮することができる。

次に、工具Ｔ３，Ｔ４で同時に加工を行う場合、つまり、図１のフローチャートのステップＳ２で同時加工を行うと判断した場合について、図５〜図１１を参照しながら説明する。
図５は、工具Ｔ３，Ｔ４で同時に加工を行う場合にかかり、二つの刃物台に装着した切削工具（工具Ｔ３，Ｔ４）で、ワーク外周面の切削加工を同時に行う場合を示した概略図、図６は、図５の加工例における第一の制御系及び第二の制御系の加工プログラムの一部を抜粋して示したもので、左側が第一の制御系の切削工具Ｔ３にかかる部分を、右側が第二の制御系の切削工具Ｔ４にかかる部分を示している。なお、図５においては、工具Ｔ３，Ｔ４のそれぞれの軌跡を、符号α，βで示している。

また、図７〜図９は、同時加工の場合における移動制御方法のフローチャート、図１０は、同時加工の場合の加工形態を説明するタイムチャートで、一方の刃物台に装着した工具Ｔ３での実加工の終了前に他方の刃物台に装着した工具Ｔ４での実加工が終了している場合、図１１は、同時加工の場合の加工形態を説明するタイムチャートで、一方の刃物台に装着した工具Ｔ３での実加工の終了後に他方の刃物台に装着した工具Ｔ４での実加工が終了する場合を示している。図１０及び図１１において、（ａ）は送り速度の置き換え前を、（ｂ）は送り速度の置き換え後の状態を示している。

工具Ｔ３，Ｔ４による同時加工の場合は、図１０（ａ）及び図１１（ａ）に示すように、一方の刃物台（第一刃物台）に装着した工具Ｔ３によるワークの加工を開始した直後に、他方の刃物台（第二刃物台）に装着した工具Ｔ４でワークの加工を開始させる。このような加工形態の具体的例として、粗加工を行った後に仕上げ加工を行うものが挙げられる。

図１０（ａ）及び図１１（ａ）に示す加工形態では、第一刃物台で工具Ｔ３を、第二刃物台で工具Ｔ４を割り出した後に、Ｇ００コードにより工具Ｔ３と工具Ｔ４とを、割り出し位置からそれぞれの加工開始位置まで早送り速度で準備移動させる。そして、第一刃物台の工具Ｔ３が加工開始位置に到達したら、Ｇ０１コードにより切削時の送り速度に変更してワークに向けて移動させ、ワークの実加工を開始させる。
一方、第二刃物台の工具Ｔ４が加工開始位置に到達したら、Ｇ０１コードにより加工開始の指令が出力されるまで、当該加工開始位置で工具Ｔ４を待機させる。

工具Ｔ３によるワークの切削加工が予め設定された位置まで進行したら、Ｇ０１コードにより工具Ｔ４の待機状態を解除し、加工開始位置からワークに向けて工具Ｔ４を切削時の送り速度で移動させて、ワークの実加工を開始させる。
この同時加工の場合に置き換えが可能な「置換可能送り速度」は、実加工の際の送り速度を除くもの、つまり、実加工開始前の「準備移動」の際の送り速度と実加工終了後の「退避移動」の際の送り速度である。

同時加工の場合、ＣＰＵは、例えば、加工を行うモードが、手動モードから自動運転モードに切り換えられたことに基づいて、加工するワークが最初のワークであるかどうかを判断する（図７：ステップＳ３３，Ｓ４４）。
そして、上記の切り換えがなければ、最初のワークと判断し、第一刃物台の加工プログラム及び第二刃物台の加工プログラムの中から、置き換えが可能な置換可能送り速度を抽出する（ステップＳ３４，Ｓ４５）。この加工形態において抽出される送り速度は、第一刃物台及び第二刃物台の「準備移動」（工具の割り出し位置から加工開始位置までの移動）の際の送り速度及び実加工終了後の「退避移動」の際の送り速度である。
工具Ｔ３，Ｔ４を予め設定された位置に割り出した後、ＣＰＵは、工具の選択・位置決め指令に続く「Ｇ００」コード（図６参照）により、工具Ｔ３及び工具Ｔ４をワークＷに近接した加工開始位置まで早送り速度で準備移動させる（ステップＳ３５，Ｓ４６）。

この加工開始位置に向けた準備移動の開始と同時に、第一の制御系及び第二の制御系の双方で、時間計測（TIME1及びTIME2）を開始させる（ステップＳ３６，Ｓ４７）。
この時間計測は、第一及び第二の制御系において工具Ｔ３，Ｔ４による実加工が開始されるまで行われる（ステップＳ３７，Ｓ４８）。実加工開始と同時に、時間計測（TIME1及びTIME2）が終了する（ステップＳ３８，Ｓ４９）。
また、第一の制御系における工具Ｔ３での実加工の終了（ステップＳ３９）時に、第二の制御系における工具Ｔ４での実加工が終了しているかどうかが判断される（ステップＳ４０）。
工具Ｔ３での実加工の終了前に工具Ｔ４での実加工が終了している場合（図１０（ａ）の場合）には、実加工の終了と同時に時間計測（TIME3）を開始させて（ステップＳ４１）、第二の制御系との待ち合わせ（ステップＳ４２，Ｓ５３）、待ち合わせ完了と同時に計測を終了させ（ステップＳ４３）、図８（ａ）のステップＳ１９′及び図８（ｂ）のステップＳ６０に進む。
工具Ｔ３での実加工の終了後に工具Ｔ４での実加工が終了する場合（図１１（ａ）の場合）には、図８（ａ）のステップＳ１９′及び図９のステップＳ８０に進む。

同様に、第二の制御系における工具Ｔ４での実加工の終了（ステップＳ５０）後に、第一の制御系における工具Ｔ３での実加工が終了しているかどうかが判断される（ステップＳ５１）。
工具Ｔ４での実加工の終了後に工具Ｔ３での実加工が終了する場合（図１０（ａ）の場合）には、実加工の終了と同時に時間（TIME4）の計測を開始し（ステップＳ５２）、第一の制御系と待ち合わせ（ステップＳ４２，Ｓ５３）、待ち合わせ完了と同時に時間の計測を終了させて（ステップＳ５４）、図８（ａ）のステップＳ１９′及び図８（ｂ）のステップＳ６０に進む。
工具Ｔ４での実加工の終了前に工具Ｔ３での実加工が終了している場合（図１１（ａ）の場合）には、図８（ａ）のステップＳ１９′及び図９のステップＳ８４に進み、第一の制御系との待ち合わせを行う（ステップＳ８２，Ｓ８５）。

なお、この同時加工の場合において、加工の終了は、加工プログラムの「Ｇ００」コードに従って工具Ｔ３，Ｔ４をワークから退避移動させ、加工が終了したときの予め設定された退避位置（待ち合わせ位置）に位置決めしたときである。
そして、加工プログラムの最後に設定された「！２Ｌ１」「！１Ｌ１」により、ステップＳ４２，Ｓ５３又はステップＳ８２，Ｓ８５における第一の制御系と第二の制御系とで待ち合わせを行う。

ここで、図１０（ａ），図１１（ａ）のタイムチャートの場合における実加工開始前の新たな速度設定の手順を図８（ａ）のフローチャートを参照しながら説明する。
この送り速度の設定の手順は基本的には、図２に示した新たな送り速度設定の手順と同じである。
すなわち、実加工開始前の第二の制御系の準備移動時の送り速度Ｖ２については、両計測結果の比Ｋ＝ＴＩＭＥ２／ＴＩＭＥ１を求め（ステップＳ１９′）、比Ｋが予め設定された下限値よりも大きいかどうかを判断し（ステップＳ２０′）、下限値よりも大きい場合には、得られた比Ｋを最大の送り速度Ｖmaxに乗じて、新たな送り速度Ｖ２を算出する（ステップＳ２２′）。
なお、前記した下限値は、刃物台を送る送り装置の構成や特性、消費電力特性等を考慮して予め決定する。

この比Ｋが、予め設定された前記の下限値よりも小さいときは、比Ｋを前記下限値に設定し（ステップＳ２１′）、この比Ｋを最大の送り速度Ｖmaxに乗じて、新たな送り速度Ｖ２を算出する（ステップＳ２２′）。
そして、上記の手順によって得られた新たな送り速度Ｖ２を、準備移動時（工具の割り出し位置から加工開始位置まで移動する時）の送り速度として設定する（ステップＳ２３′）。
以上で、マクロプログラムの実行を終了する（ステップＳ２４′）。

次に、図１０（ａ）の加工例の場合における実加工終了後の送り速度の設定の手順を、図８（ｂ）を参照しながら説明する。この場合は、第二の制御系の退避移動速度を置換可能な送り速度として選択する（ステップＳ６０）。
そして、計測結果の比Ｋ＝ＴＩＭＥ３／ＴＩＭＥ４を求め（ステップＳ６１）、比Ｋが予め設定された下限値よりも大きいかどうかを判断し（ステップＳ６２）、下限値よりも大きい場合には、得られた比Ｋを最大の送り速度Ｖmaxに乗じて、新たな送り速度Ｖ３を算出する（ステップＳ６４）。
なお、前記した下限値は、刃物台を送る送り装置の構成や特性、消費電力特性等を考慮して予め決定する。

この比Ｋが、予め設定された前記の下限値よりも小さいときは、比Ｋを前記下限値に設定し（ステップＳ６３）、この比Ｋを最大の送り速度Ｖmaxに乗じて、新たな送り速度Ｖ３を算出する（ステップＳ６４）。
そして、上記の手順によって得られた新たな送り速度Ｖ３を、退避移動の送り速度として設定する（ステップＳ６５）。
以上で、マクロプログラムの実行を終了する（ステップＳ６６）。
以上で、一連の処理を終了する。二回目の加工からは、新たに設定された送り速度Ｖ２，Ｖ３で、第二の制御系における工具Ｔ４の準備移動及び退避移動が行われる。

次に、図１１（ａ）の加工例の場合における退避移動時の送り速度の設定の手順を、図９のフローチャートを参照しながら説明する。
新たな送り速度を設定するに先立ち、この場合は、図１０（ａ）の加工例と同様に第二の制御系の準備移動時の送り速度を選択する他、第一の制御系の退避移動時の送り速度を置換可能な送り速度として選択する（ステップＳ８０）。また、第一の制御系の実加工の終了と同時に、時間計測（TIME5）を開始させる（ステップＳ８１）。そして、第一の制御系と第二の制御系の待ち合わせ（ステップＳ８２，Ｓ８５）後に、時間計測を終了させる（ステップＳ８３）。同様に、第二の制御系の実加工の終了と同時に、時間計測（TIME6）を開始させる（ステップＳ８４）。そして、第一の制御系と第二の制御系の待ち合わせ（ステップＳ８２，Ｓ８５）後に、時間計測を終了させる（ステップＳ８６）。

この後、第１の制御系における退避移動時の新たな送り速度Ｖ４を求めるが、その手順については、基本的には図１０（ａ）の場合と変わりはない。
すなわち、計測結果の比Ｋ＝ＴＩＭＥ４／ＴＩＭＥ５を求め（ステップＳ８７）、比Ｋが予め設定された下限値よりも大きいかどうかを判断し（ステップＳ８８）、下限値よりも大きい場合には、得られた比Ｋを最大の送り速度Ｖmaxに乗じて、新たな送り速度Ｖ４を算出する（ステップＳ９０）。
なお、前記した下限値は、刃物台を送る送り装置の構成や特性、消費電力特性等を考慮して予め決定する。

この比Ｋが、予め設定された前記の下限値よりも小さいと判断したとき（ステップＳ８８）は、比Ｋを前記下限値に設定し（ステップＳ８９）、この比Ｋを最大の送り速度Ｖmaxに乗じて、新たな送り速度Ｖ４を算出する（ステップＳ９０）。
そして、上記の手順によって得られた新たな送り速度Ｖ４を、退避移動の送り速度として設定する（ステップＳ９１）。
以上で、マクロプログラムの実行を終了する（ステップＳ９２）。
二回目の加工からは、新たに設定された送り速度Ｖ２，Ｖ４で、第二の制御系における工具Ｔ４の準備移動と、第一の制御系の工具Ｔ３の退避移動が行われる。

［第二の実施形態］
次に、本発明の第二の実施形態を、図１２及び図１３を参照しながら説明する。
図１２は、本発明の第二の実施形態の移動制御方法にかかり、同時加工を行うか否かの加工分析を行うステップ部分を示すフローチャート、図１３は、本発明の第二の実施形態の加工プログラムの一例を示す図である。
先に説明した第一の実施形態では、図１のステップＳ１，Ｓ２に示すように、加工を開始する前に加工プログラムを読み込み、マクロプログラムによって加工プログラムの解析を行い、加工プログラム中に待ち合わせ指令が存在するか否か及び前記待ち合わせ指令と工具Ｔ１〜Ｔ４のパートプログラムの設定位置との関係から、切り換え加工か同時加工かを判断するようにしている。
これに対し、この実施形態では、図１２のフローチャートのステップＳ１０１，Ｓ１１１に示すように、スタートと同時に第一の制御系及び第二の制御系の加工プログラムを実行させ、各ブロックを実行する過程で、第一の制御系及び第二の制御系に、同時加工を前提とする指令が含まれるか否かを判断するようにしている（ステップＳ１０２，１１２）。

この加工プログラムでは、図１３に示すように、同時加工を前提とする指令が存在することを意味するコード「Ｇxxx」が最初と最後に予め設定されている。そして、図１３に示す加工プログラムを実行するうち、次に実行するブロックが「Ｇxxx」コードであれば、ＣＰＵは第一の制御系と第二の制御系との間で同時加工指令があると判断するわけである（ステップＳ１０２，１１２）。

なお、図１３において、「ＧxxxSTART」コードに続く次のブロックは、工具の選択・位置決め指令である。第一の制御系においては、「ＧxxxSTART」コードに続く「Ｔ０２００ Ｑ１」コードにより所定の工具Ｔ３を予め設定された位置に割り出し、位置決めを行う。また、第二の制御系においては、「ＧxxxSTART」コードに続く「Ｔ３４００」コードにより所定の工具Ｔ４を予め設定された位置に割り出し、位置決めを行う。

第一の制御系と第二の制御系のいずれか一方において実加工を指令するコード（図１３の例では、「Ｔ０２００」又は「Ｔ３４００」による工具指定後の「Ｇ０１」コードがこれに該当する）が実行されるまでの間に、前記の同時加工指令（「Ｇxxx」）が存在する場合には、図７のステップＳ３３及びステップＳ４４に進む。以後、図７のフローチャートのステップＳ３４及びステップＳ４５以下と同じステップを実行することになる。

第一の制御系と第二の制御系のいずれか一方において実加工を指令するコードが実行されるまでの間に、前記の同時加工指令（「Ｇxxx」）が存在しない場合には、工具Ｔ３と工具Ｔ４とを交互に切り替えながら加工を行うと判断して、図１２（ｂ）のフローにジャンプする（ジャンプ先を図１２中符号I′で示す）。この場合、いずれの制御系の加工を優先させるかを加工プログラムから判断し、先に加工を開始する方を第一の制御系、後に加工を行う方を第二の制御系とする（ステップＳ１０３）。
図１２（ｂ）のフローにおいて、ステップＳ３，Ｓ５は、図１のフローチャートのステップＳ３，Ｓ５に相当するものであり、以後、図１のフローチャートのステップＳ３，Ｓ５以下を実行することになる。

このように、この実施形態では、ステップＳ１０１，Ｓ１１１及びステップＳ１０２，１１２が、工具Ｔ３と工具Ｔ４との同時加工を行うか否かの加工分析ステップを構成する。
この実施形態のように、加工プログラムを実行しながら同時加工を行うかどうかを判断するようにすることで、加工開始前における加工プログラムの事前解析が不要となり、加工プログラムの実行時間を短縮することができるという利点がある。このような利点は、複雑で多種多用な加工指令を含む加工プログラムにおいて特に顕著である。

本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態により何ら限定されるものではない。
例えば、上記の第一の実施形態の説明では、送り速度の置き換えについて、加工プログラムのうちの特定の工具Ｔ１〜Ｔ４に関する部分のみを例に挙げて説明したが、上記の処理は、加工プログラムの全体について実行する。すなわち、ワークの加工を行う全ての工具に関するパートプログラムのそれぞれについて上記の処理を実行し、位置決め時の送り速度の置き換えを行うわけである。

また、移動体として二つの刃物台を例に挙げて説明したが、移動体は刃物台に限らず主軸や主軸台であってもよく、加工の組み合わせも上記のものに限定されない。
さらに、移動体の数は二つに限らず三つ以上であってもよい。この場合は、互いに待ち合わせを行う二つ又は三つ以上の制御系の間で上記の処理を行う。
また、上記の説明では、最初の一個目のワークの実加工を通して新たな送り速度を得るようにしているが、加工プログラムに従ってワークの加工をシミュレーションすることで、実加工を開始する前に新たな送り速度Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４を得ることが可能になる。

さらに、同時加工の場合は、準備移動時の送り速度及び退避移動時の送り速度を置き換えの対象としているが、工具の割り出し位置から加工開始位置まで準備移動する際の「Ｇ００」で指定された最大送り速度も置き換えが可能である。この場合は、第一制御系及び第二制御系のそれぞれについて、割り出し位置から加工開始位置までの準備移動の時間を計測し、先に割り出し位置まで到達した方の制御系について、両時間の比に基づいて、準備移動の際の送り速度を求めるとよい。

また、上記の説明では、「切り替え加工」と「同時加工」の双方において送り速度の置き換えを行うようにしているが、「同時加工」と判断された場合又は「切り替え加工」と判断された場合のいずれかにおいて、送り速度の置き換えを行わないようにすることも可能である。

本発明の方法は、移動体として刃物台や移動主軸、移動主軸台、複数のテーブル，パレット等を有し、複数のこれら移動体を切り換えながら又は同時にワークの加工を行うあらゆる種類の工作機械に適用が可能である。

本発明における移動制御方法の第一の実施形態にかかり、加工プログラムのスタート及び二つの刃物台に装着した工具を交互に切り換えながら加工を行う場合の例を示すフローチャートである。 図１のフローチャートに連続するフローチャートである。 第一の実施形態における同時加工の場合の加工形態を説明するタイムチャートである。 新たな送り速度が設定された場合における、他方の刃物台（工具Ｔ２）の位置決め時のタイムチャート及び送り速度の速度変化グラフを示したものである。 第一の実施形態にかかり、二つの刃物台に装着した工具で同時にワークの加工を行う場合を示した概略図である。 図５の加工例における第一の制御系及び第二の制御系の加工プログラムの一部を抜粋して示したもので、左は第一の制御系の工具Ｔ３に関する部分を、右は第二の制御系の工具Ｔ４に関する部分を示している。 本発明の移動制御方法の第一の実施形態にかかり、二つの刃物台に装着した工具でワークを同時加工する場合の例を示すフローチャートである。 図７のフローチャートに連続するフローチャートで、図１０（ａ）の加工形態に対応するものである。 図７のフローチャートに連続するフローチャートで、図１１（ａ）の加工形態に対応するものである。 同時加工の場合の加工形態を説明するタイムチャートで、一方の刃物台に装着した工具での実加工の終了前に他方の刃物台に装着した工具での実加工が終了している場合にかかり、（ａ）は送り速度の置き換え前を、（ｂ）は送り速度の置き換え後を示している。 同時加工の場合の加工形態を説明するタイムチャートで、一方の刃物台に装着した工具での実加工の終了後に他方の刃物台に装着した工具での実加工が終了する場合にかかり、（ａ）は送り速度の置き換え前を、（ｂ）は送り速度の置き換え後を示している。 第二の実施形態の移動制御方法にかかり、同時加工を行うか否かの加工分析を行うステップ部分を示すフローチャートである。 第二の実施形態の加工プログラムの一例を示す図である。 二つの刃物台に装着した工具を交互に切り換えながらワークの加工を行う一例を示した概略図である。 第一の制御系及び第二の制御系の加工プログラムの一部を抜粋して示したもので、左側が第一の制御系の工具Ｔ１に関する部分を、右側が第二の制御系の工具Ｔ２に関する部分を示している。 本発明の従来例にかかり、二つの刃物台の工具Ｔ１，Ｔ２を交互に切り換えながらワークＷの加工を行う場合において、他方の刃物台が工具の割り出し位置から加工開始位置まで準備移動する際のタイムチャート及び送り速度の速度変化グラフである。

符号の説明

Ｔ１ 工具（切削工具）
Ｔ２ 工具（回転工具）
Ｔ３ 工具（切削工具）
Ｔ４ 工具（切削工具）
Ｗ ワーク
Ｃ 主軸軸線

Claims (7)

1. 相対的に軸移動する複数の移動体を有し、一の移動体のワークの加工移動中に他の移動体を重複して移動させる数値制御工作機械において、
   前記他の移動体の送り速度を抽出するステップと、
   前記送り速度での前記他の移動体の移動が、前記一の移動体に装着した工具の移動よりも早く終了し、前記他の移動体に待機時間が生じる場合に、前記待機時間と移動時間との合計を移動可能時間として設定するステップと、
   この移動可能時間と前記他の移動体の移動距離とに基づき、前記他の移動体の移動に伴い発生する振動および衝撃が、前記送り速度での移動の際より小さくなる新たな送り速度を求めるステップと、
   前記送り速度を前記新たな送り速度に置き換えるステップと、
   次の加工プログラムの実行時から、置き換えられた前記新たな送り速度で前記他の移動体を軸移動させて加工を行うステップと、
   を実行する制御部を有することを特徴とする数値制御工作機械。
2. 相対的に軸移動する複数の移動体を有し、一の移動体のワークの加工移動中に他の移動体を重複して移動させる数値制御工作機械において、
   前記他の移動体の送り速度を抽出するステップと、
   前記送り速度での前記他の移動体の移動が、前記一の移動体に装着した工具の移動よりも早く終了し、前記他の移動体に待機時間が生じる場合に、前記待機時間と移動時間との合計を移動可能時間として設定するステップと、
   前記一の移動体が移動を開始してから停止するまでの時間を計測するとともに、前記他の移動体が移動を開始してから停止するまでの時間を計測し、計測された前記一の移動体の時間と前記他の移動体の時間との比から、前記他の移動体の移動に伴い発生する振動および衝撃が、前記送り速度での移動の際より小さくなる新たな送り速度を求めるステップと、
   前記送り速度を前記新たな送り速度に置き換えるステップと、
   次の加工プログラムの実行時から、置き換えられた前記新たな送り速度で前記他の移動体を軸移動させて加工を行うステップと、
   を実行する制御部を有することを特徴とする数値制御工作機械。
3. 前記制御部が、ワークの加工が初回か否かを判断し、初回である場合に前記新たな送り速度を求めるステップを実行し、二回目以降である場合には前記送り速度を、前記初回のワーク加工で得られた前記新たな送り速度に置き換えるように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の数値制御工作機械。
4. 前記新たな送り速度が予め設定された下限値よりも小さい場合に、前記制御部が当該下限値を前記新たな送り速度とするように構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の数値制御工作機械。
5. 前記移動体が、刃物台、移動主軸台、移動主軸及びテーブルのうちのいずれかであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の数値制御工作機械。
6. 相対的に軸移動する複数の移動体を有し、一の移動体のワークの加工移動中に他の移動体を重複して移動させる数値制御工作機械におけるワークの加工方法において、
   前記他の移動体の送り速度を抽出するステップと、
   前記送り速度での前記他の移動体の移動が、前記一の移動体に装着した工具の移動よりも早く終了し、前記他の移動体に待機時間が生じる場合に、前記待機時間と移動時間との合計を移動可能時間として設定するステップと、
   この移動可能時間と前記他の移動体の移動距離とに基づき、前記他の移動体の移動に伴い発生する振動および衝撃が、前記送り速度での移動の際より小さくなる新たな送り速度を求めるステップと、
   前記送り速度を前記新たな送り速度に置き換えるステップと、
   次の加工プログラムの実行時から、置き換えられた前記新たな送り速度で前記他の移動体を軸移動させて加工を行うステップと、
   を有することを特徴とする数値制御工作機械におけるワークの加工方法。
7. 各前記ステップが、加工プログラム中の予め設定されたコードにより起動するサブプログラムにより実行されることを特徴とする請求項６に記載の数値制御工作機械におけるワークの加工方法。

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