JP5293389B2 - 工作機械の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば５軸マシニングセンタなどの直進軸と回転軸とを有する工作機械の制御装置に関するものである。

特許文献１には、工具に大きな負荷がかかることを防止するために、工具長さＬと工具径Ｄの比Ｌ／Ｄが大きい場合には、直進軸の送り速度を減速して制御することが記載されている。

ところで、近年、同時５軸加工を行うことができる工作機械がますます高性能になってきている（例えば、特許文献２参照）。同時５軸加工とは、直進軸と回転軸とを同時に位置制御をしながら行う加工である。

特開２００１−１５４７１８号公報 特開２００８−０９０７３４号公報

ここで、同時５軸加工を行う工作機械として、工具（例えばボールエンドミル）を支持する支持体を旋回させる回転軸を有する工作機械を例に挙げて説明する。この工作機械において、支持体を回転させながら加工を行うとき、回転軸の制御誤差などによって、実際の工具先端位置が指令位置からずれた位置となることがある。このことは、加工誤差の原因となる。特に、この現象は、工具長さが長い工具の場合に顕著となることが分かった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、工作機械の回転軸を制御する際に加工精度に向上させることができる工作機械の制御装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、請求項１に係る発明の構成上の特徴は、
直進軸と回転軸とを備える工作機械の制御装置において、
指令加工位置と実加工位置との許容位置誤差を設定する許容位置誤差設定手段と、
設定された前記許容位置誤差と前記回転軸から前記実加工位置までの離間距離とに基づいて、前記回転軸の速度制御パラメータを決定する速度制御パラメータ決定手段と、
前記速度制御パラメータに基づいて前記回転軸の速度制御を行う制御手段と、
を備えることである。

請求項２に係る発明の構成上の特徴は、請求項１において、
設定された前記許容位置誤差と前記回転軸から前記実加工位置までの離間距離とに基づいて、前記回転軸の指令角度と前記回転軸の実角度との差である許容角度誤差を算出する許容角度誤差算出手段をさらに備え、
前記速度制御パラメータ決定手段は、前記許容角度誤差に基づいて前記速度制御パラメータを決定することである。

請求項３に係る発明の構成上の特徴は、請求項１または２において、
前記許容位置誤差設定手段は、前記許容位置誤差を加工精度の要求精度に応じて異なる値に設定することである。
請求項４に係る発明の構成上の特徴は、請求項３において、
前記許容位置誤差設定手段は、前記許容位置誤差を荒加工工程と仕上げ加工工程のそれぞれにおいて異なる値に設定することである。

請求項５に係る発明の構成上の特徴は、請求項１〜４の何れか一項において、
前記回転軸の角速度関連値を、前記回転軸の角速度、角加速度または角加加速度と定義し、
前記速度制御パラメータは、前記回転軸の前記角速度関連値の上限値であり、
前記制御手段は、前記回転軸の前記角速度関連値の指令値または前記角速度関連値の実際値が前記上限値を超えないように、前記回転軸の速度制御を行うことである。

請求項６に係る発明の構成上の特徴は、請求項５において、
前記速度制御パラメータ決定手段は、前記回転軸から前記実加工位置までの離間距離が長いほど前記角速度関連値の上限値が小さくなるように設定することである。
請求項７に係る発明の構成上の特徴は、請求項１〜４の何れか一項において、
前記回転軸の角速度関連値を、前記回転軸の角速度、角加速度または角加加速度と定義し、
前記速度制御パラメータは、前記回転軸の前記角速度関連値の減少率であり、
前記制御手段は、前記回転軸の前記角速度関連値の指令値に対して前記減少率を乗じた値を変更後の指令値として、前記回転軸の速度制御を行うことである。

請求項８に係る発明の構成上の特徴は、請求項７において、
前記速度制御パラメータ決定手段は、前記回転軸から前記実加工位置までの離間距離が長いほど前記角速度関連値の減少率が大きくなるように設定することである。
請求項９に係る発明の構成上の特徴は、請求項１〜８の何れか一項において、
前記回転軸は、工具を支持する支持体をチルト旋回させる工具チルト軸であることである。

請求項１０に係る発明の構成上の特徴は、請求項１〜９の何れか一項において、
前記回転軸は、ワークを載置する第一テーブルが旋回する第一テーブル旋回軸、および、前記第一テーブルをさらに旋回させる第二テーブル旋回軸の少なくとも何れか一方であることである。

ここで、ワークを載置する第一テーブルは、載置台の法線軸回りに回転する回転テーブルの場合、または、ベッドに対してチルト旋回するチルトテーブルの場合がある。また、ベッドに対してチルトテーブルを設置し且つ、当該チルトテーブルに回転テーブルを設置し、当該回転テーブルにワークを載置する場合には、回転テーブルが第一テーブルに相当し、チルトテーブルが第二テーブルに相当する。また、ベッドに対して回転テーブルを設置し且つ、当該回転テーブルにチルトテーブルを設置し、当該チルトテーブルにワークを載置する場合には、チルトテーブルが第一テーブルに相当し、回転テーブルが第二テーブルに相当する。

上記のように構成した請求項１に係る発明によれば、速度制御パラメータを、「許容位置誤差」と、「回転軸から実加工位置までの離間距離」とに基づいて決定している。ここで、回転軸を制御する際において、回転軸の角度誤差が生じる。角度誤差とは、回転軸の指令角度と回転軸の実際の角度との差である。そして、一定の角度誤差であったとしても、回転軸から実加工位置までの離間距離が大きいほど、実加工位置と指令加工位置との差が大きくなる。例えば、工具を支持する支持体をチルト旋回させる場合において、工具長の長いものと工具長の短いものとを比較する。そして、両者においてチルト旋回軸の角度誤差（指令角度と実角度との差）が同一であったとしても、工具長の長い方が、実加工位置と指令加工位置との差が大きくなる。

このように、回転軸から実加工位置までの離間距離が変化すると、実加工位置と指令加工位置との差は変化する。そこで、本発明は、許容位置誤差を予め設定しておき、離間距離に応じて変化する実際の差が許容位置誤差の範囲内に入るように、回転軸の速度制御を行うようにしている。これにより、回転軸を制御する際に、指令加工位置と実加工位置との実際の差が、許容位置誤差の範囲内に入るようにできる。従って、回転軸を制御することによって生じる加工精度のばらつきを低減することができ、加工精度を向上させることができる。

請求項２に係る発明によれば、許容位置誤差に基づいて許容角度誤差を算出している。その上で、許容角度誤差に基づいて速度制御パラメータを決定している。ここで、速度制御パラメータを例えば回転軸の角速度、角加速度または角加加速度とした場合に、回転軸の許容角度誤差とこれらの速度制御パラメータとの関係は、容易に設定できる。つまり、回転軸の角速度に関するデータと回転軸の速度とは、直接的な関係を有する。従って、確実に且つ容易に、速度制御パラメータを決定できる。
請求項３に係る発明によれば、加工精度の要求精度に応じて適切な許容位置誤差を設定することで、要求精度を実現しつつ、加工時間の短縮を図ることができる。

請求項４に係る発明によれば、荒加工工程と仕上げ加工工程のそれぞれに適切な加工を行うことができる。例えば、荒加工工程では、仕上げ加工工程に比べて、加工精度を低くしつつ、加工時間を短縮することが求められる。一方、仕上げ加工工程では、加工精度を最重要としつつ、できるだけ加工時間を短縮することが求められる。このように、それぞれの加工工程において、要求が異なる。本発明によれば、それぞれの加工工程の要求に適切な許容位置誤差を設定することで、それぞれの加工工程に適切な状態を達成できる。また、仕上げ加工工程を中仕上げ加工工程と最終仕上げ加工工程とに分けて、それぞれの許容加工誤差を設定してもよい。

請求項５に係る発明によれば、回転軸の角速度関連値の指令値または角速度関連値の実際値が設定された角速度関連値の上限値を超えないように、回転軸の速度制御がおこなわれる。従って、指令加工位置と実加工位置との実際の差が、設定された許容位置誤差の範囲内に確実に収まるようにできる。
請求項６に係る発明によれば、確実に、指令加工位置と実加工位置との実際の差が許容加工誤差の範囲内に収まるようにすることができる。
請求項７に係る発明によれば、回転軸の角速度関連値の指令値に対して設定された減少率を乗じた値を、変更後の指令値としている。これにより、指令加工位置と実加工位置との実際の差が、設定された許容位置誤差の範囲内に確実に収まるようにできる。
請求項８に係る発明によれば、確実に、指令加工位置と実加工位置との実際の差が許容加工誤差の範囲内に収まるようにすることができる。

ここで、一般に、ワークの剛性に比べて工具の剛性が小さい。そのため、指令加工位置と実加工位置との実際の誤差は、工具の先端である加工位置と工具チルト軸との離間距離が、ワークにおける加工位置とワークを旋回させる旋回軸との離間距離に比べて、大きな影響を受ける。つまり、工具の先端である加工位置と工具チルト軸との離間距離が大きいほど、実際の誤差が大きくなりやすい。そこで、請求項９に係る発明のように、工具チルト軸を本発明の制御対象とすることで、指令加工位置と実加工位置との実際の差を小さくすることができる。

上述したように、一般には、ワークの剛性に比べて工具の剛性が小さい。しかし、ワークの種類によっては、ワークの剛性が小さいものも存在する。そこで、請求項１０に係る発明のように、テーブル旋回軸およびテーブルチルト軸の少なくとも一方を本発明の制御対象とすることで、指令加工位置と実加工位置との実際の差を小さくすることができる。

第一実施形態：工作機械の構成を示す概略図である。 工作機械の制御装置を示すブロック図である。 許容位置誤差および許容角度誤差を説明する図である。 許容角度誤差に対する角加速度の上限値の関係を示す図である。 第二実施形態：許容角度誤差に対する角加速度の減少率の関係を示す図である。 第三実施形態：工作機械の構成を示す概略図である。 Ｂ軸に関する許容位置誤差を説明する図である。 Ａ軸に関する許容位置誤差を説明する図である。

以下、本発明の工作機械の制御装置を具体化した実施形態について図面を参照しつつ説明する。工作機械として、５軸マシニングセンタを例に挙げて説明する。つまり、当該工作機械は、相互に直交する３つの直進軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸）と、２つの回転軸（Ａ，Ｂ軸）を有する工作機械である。

＜第一実施形態＞
第一実施形態の工作機械の制御装置の対象である５軸マシニングセンタについて、図１を参照して説明する。本実施形態の５軸マシニングセンタは、工具６０がＡ軸およびＢ軸に回転する構成からなる。図１に示すように、本実施形態の５軸マシニングセンタは、ベッド（図示せず）と、テーブル１０と、コラム２０と、Ｚ軸移動体３０と、Ａ軸回転体４０と、主軸基体５０と、工具６０とを備える。

ベッドは、床面に設置されている。テーブル１０は、ベッド上に設けられ、ベッドに対してＸ軸方向およびＹ軸方向に移動可能に設けられている。コラム２０はベッド上に固定して設けられている。

Ｚ軸移動体３０は、コラム２０に対してＺ軸方向（床面に垂直な方向）に移動可能に設けられている。このＺ軸移動体３０のＺ軸方向への移動は、コラム２０に固定されたＺ軸モータ（図示せず）により駆動される。Ａ軸回転体４０（本発明の「支持体」に相当する）は、Ｚ軸移動体３０に対してＡ軸（Ｘ軸回り）に回転可能に支持されている。このＡ軸回転体４０の回転は、Ｚ軸移動体３０に固定されているＡ軸モータ３１により駆動される。

主軸基体５０（本発明の「支持体」に相当する）は、Ａ軸回転体４０の先端側にＢ軸（Ｙ軸回り）に回転可能に支持されている。この主軸基体５０のＢ軸回転は、Ａ軸回転体４０に固定されているＢ軸モータ４１により駆動される。主軸基体５０は、Ａ軸回転体４０に支持されている筒状のハウジングと、ハウジングの内部に収容されハウジングに対して主軸基体５０の軸回りに回転可能な回転主軸とを備えている。つまり、回転主軸は、ハウジングに対してＣ軸回転可能となる。工具６０は、主軸基体５０の回転主軸の先端に固定されている。つまり、工具６０は、回転主軸の回転に伴って回転する。なお、工具６０は、例えば、ボールエンドミル、エンドミル、ドリル、タップなどである。

つまり、この５軸マシニングセンタは、工具６０をベッドに対してＺ軸方向に移動可能とし、且つ、工具６０をＡ軸回転、Ｂ軸回転およびＣ軸回転可能としている。ここで、本実施形態におけるＡ軸およびＢ軸は、本発明における「工具を支持する支持体をチルト旋回させる工具チルト軸」に相当する。なお、工具６０は、加工工程に応じて交換される。

また、図１に示すように、工具６０の先端位置とＢ軸との離間距離をＬ１と定義し、工具６０の先端位置とＡ軸との離間距離をＬ２と定義する。ここで、工具６０の先端位置は、工具６０によりワークＷを加工する際には、実加工位置となる。つまり、Ｌ１は、実加工位置とＢ軸との離間距離であり、Ｌ２は、実加工位置とＡ軸との離間距離となる。

次に、当該５軸マシニングセンタの制御装置のうち、本発明の特徴的な部分の構成について、図２を参照して説明する。図２に示すように、制御装置１００は、許容位置誤差設定部１０１と、許容角度誤差算出部１０２と、速度制御パラメータ決定部１０３と、制御部１０４とを備える。

許容位置誤差設定部１０１（本発明の「許容位置誤差設定手段」に相当する）は、指令加工位置Ｐ１と実加工位置Ｐ２との許容位置誤差Δを設定する。ここで、指令加工位置Ｐ１に実加工位置Ｐ２が一致していることが理想的な状態である。しかし、実際の加工においては、指令加工位置Ｐ１と実加工位置Ｐ２が異なることが生じる。両者Ｐ１、Ｐ２のずれは、加工精度に影響を及ぼす。

そして、両者Ｐ１、Ｐ２がずれる要因の一つとして、Ａ軸やＢ軸の回転軸の回転に伴うものがある。具体的には、Ａ軸やＢ軸の回転指令が出された場合に、その指令に基づいて回転体が回転動作を開始する。この場合、回転軸の制御誤差によって、実加工位置Ｐ２は、指令加工位置Ｐ１に対して僅かにずれを生じる。特に、Ａ軸やＢ軸の回転軸から実加工位置Ｐ２までの離間距離Ｌ１，Ｌ２が長いほど、そのずれ量は大きくなる。さらに、実加工位置Ｐ２は、指令加工位置Ｐ１に対して僅かに遅れを生じることによっても、位置にずれを生じる。特に、Ａ軸やＢ軸の回転軸から実加工位置Ｐ２までの離間距離Ｌ１，Ｌ２が長いほど、その遅れ量は大きくなる。

そこで、指令加工位置Ｐ１と実加工位置Ｐ２との差の許容値として、許容位置誤差Δを設定することとした。つまり、指令加工位置Ｐ１と実加工位置Ｐ２の実際の差が許容位置誤差Δの範囲内であれば、十分な加工精度を得ることができるように、許容位置誤差Δを設定する。

この許容位置誤差Δは、加工精度の要求精度に応じて異なる値に設定されている。例えば、許容位置誤差Δは、荒加工工程、中仕上げ加工工程および最終仕上げ加工工程のそれぞれにおいて異なる値に設定されている。具体的には、許容位置誤差Δは、荒加工工程、中仕上げ加工工程、最終仕上げ加工工程の順に小さくなるように設定されている。

ここで、指令加工位置Ｐ１、実加工位置Ｐ２および許容位置誤差Δについて図３を参照して補足的に説明する。図３の破線にて示すように、指令加工位置Ｐ１は、ＮＣデータに基づいて制御装置から出力される加工位置、すなわち工具６０の先端位置の指令値である。また、図３の実線にて示すように、実加工位置Ｐ２は、実際の工具６０の先端位置である。図３に示すように、指令加工位置Ｐ１と実加工位置Ｐ２にはずれが生じることがある。そして、指令加工位置Ｐ１と実加工位置Ｐ２との差の許容値を許容位置誤差Δとしている。

許容角度誤差算出部１０２は、設定された許容位置誤差ΔとＢ軸から指令加工位置Ｐ１までの離間距離Ｌ１とに基づいて、Ｂ軸の指令角度とＢ軸の実角度との差である許容角度誤差θ１（図３に示す）を算出する。つまり、許容位置誤差Δが一定である場合であっても、許容角度誤差θ１は、離間距離Ｌ１に応じて異なる値となる。また、許容角度誤差算出部１０２は、Ａ軸についてもＢ軸と同様にＡ軸に関する許容角度誤差θ２（図示せず）を算出する。ここで、許容角度誤差θ１，θ２は、式（１）（２）に従って算出することができる。

［数１］
θ１ ＝ ｓｉｎ^−１（Δ／Ｌ１） ・・・ （１）
θ２ ＝ ｓｉｎ^−１（Δ／Ｌ２） ・・・ （２）

ここで、回転軸から実加工位置Ｐ２までの離間距離Ｌ１，Ｌ２は、工具６０の長さによって異なるものである。つまり、工具６０が変更された場合には、変更された工具６０に応じて許容角度誤差θ１，θ２が算出されることになる。

速度制御パラメータ決定部１０３は、設定された許容角度誤差θ１とＢ軸から指令加工位置Ｐ１までの離間距離Ｌ１とに基づいて、Ｂ軸の速度制御パラメータを決定する。また、速度制御パラメータ決定部１０３は、Ａ軸についてもＢ軸と同様にＡ軸に関する速度制御パラメータを決定する。

ここで、速度制御パラメータとは、Ａ軸またはＢ軸の角速度に関する制御パラメータ（本発明の「角速度関連値」に相当する）である。具体的には、この速度制御パラメータは、Ａ軸、Ｂ軸の角速度の上限値、角加速度の上限値、角加加速度の上限値である。

速度制御パラメータとして、角加速度の上限値について、図４を参照して説明する。図４は、Ｂ軸に関する許容角度誤差θ１に対するＢ軸の角加速度の上限値を示すグラフである。図４に示すように、許容角度誤差θ１が大きくなるにつれて、角加速度の上限値が大きくなる関係を有している。より詳細には、許容角度誤差θ１に対して、角加速度の上限値は、指数関数的に上昇している。この関係について別の見方をすると、Ｂ軸から実加工位置Ｐ２までの離間距離Ｌ１が長いほど、Ｂ軸の角加速度の上限値が小さくなるように設定されていると言える。

ここで、角速度関連値を決定するにあたって、まず許容位置誤差Δに基づいて許容角度誤差θ１，θ２を算出している。その上で、許容角度誤差θ１，θ２に基づいてＡ軸，Ｂ軸の角速度、角加速度または角加加速度の上限値（角速度関連値）を設定している。ここで、Ａ軸，Ｂ軸の許容角度誤差θ１，θ２とこれらの角速度関連値との関係は、容易に設定できる。従って、確実に且つ容易に、図４に示すような、許容角度誤差θ１，θ２に対する角速度関連値を決定できる。

制御部１０４は、速度制御パラメータに基づいてＡ軸，Ｂ軸の速度制御を行う。さらに、制御部１０４は、速度制御されたＡ軸，Ｂ軸に合わせて、直進軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸）の速度制御を行う。具体的には、制御部１０４は、Ａ軸，Ｂ軸の角加速度の指令値がＡ軸，Ｂ軸の角加速度の上限値を超えないように、Ａ軸，Ｂ軸の角加速度の指令値を設定する。また、制御部１０４は、Ａ軸，Ｂ軸の角速度、および角加加速度についても同様に、それぞれの指令値が算出されたそれぞれの上限値を超えないように設定される。

以上説明した工作機械の制御装置によれば、速度制御パラメータとしての角加速度などの上限値を、「許容位置誤差Δ」と、「Ａ軸，Ｂ軸から実加工位置Ｐ２までの離間距離Ｌ１，Ｌ２」とに基づいて決定している。ここで、Ａ軸，Ｂ軸を制御する際において、Ａ軸，Ｂ軸の角度誤差（指令角度と実際の角度との差）が生じる。そして、一定の角度誤差であったとしても、Ａ軸，Ｂ軸から実加工位置Ｐ２までの離間距離Ｌ１、Ｌ２が大きいほど、実加工位置Ｐ２と指令加工位置Ｐ１との差が大きくなる。

つまり、当該離間距離が変化すると、実加工位置Ｐ２と指令加工位置Ｐ１との差は変化する。詳細に説明すると、単に角度誤差に対して一定の許容値を設定し、その許容値内に入るように回転軸の制御を行ったとしても、実加工位置Ｐ２と指令加工位置Ｐ１との誤差は、当該離間距離Ｌ１，Ｌ２に応じて変化する。

そこで、許容位置誤差Δを予め設定しておき、離間距離Ｌ１，Ｌ２に応じて変化する実際の差が許容位置誤差Δの範囲内に入るように、Ａ軸，Ｂ軸の速度制御を行うようにしている。これにより、Ａ軸，Ｂ軸を制御する際に、指令加工位置Ｐ１と実加工位置Ｐ２との実際の差が、許容位置誤差Δの範囲内に入るようにできる。従って、Ａ軸，Ｂ軸を制御することによって生じる加工精度のばらつきを低減することができ、加工精度を向上させることができる。

また、許容位置誤差Δを荒加工工程、中仕上げ加工工程および最終仕上げ加工工程のそれぞれに対して設定している。ここで、荒加工工程では、仕上げ加工工程に比べて、加工精度を低くしつつ、加工時間を短縮することが求められる。一方、仕上げ加工工程では、加工精度を最重要としつつ、できるだけ加工時間を短縮することが求められる。このように、それぞれの加工工程において、要求が異なる。このようなそれぞれの加工工程の要求に適切な許容位置誤差を設定することで、それぞれの加工工程に適切な状態を達成できる。

また、本実施形態における工作機械は、工具６０がＡ軸およびＢ軸に回転する構成とした。一般に、ワークＷの剛性に比べて工具６０の剛性が小さい。そのため、指令加工位置Ｐ１と実加工位置Ｐ２との実際の誤差は、工具６０の先端である実加工位置Ｐ２と工具チルト軸としてのＡ軸，Ｂ軸との離間距離Ｌ１、Ｌ２が、ワークＷにおける実加工位置Ｐ２とワークＷを旋回させる旋回軸との離間距離に比べて、大きな影響を受ける。つまり、工具６０の先端である実加工位置Ｐ２と工具チルト軸との離間距離Ｌ１、Ｌ２が大きいほど、実際の誤差が大きくなりやすい。そこで、工具チルト軸（本実施形態のＡ軸，Ｂ軸）を速度制御の対象とすることで、指令加工位置Ｐ１と実加工位置Ｐ２との実際の差を小さくすることができる。つまり、加工精度を向上することができる。

＜第二実施形態＞
第二実施形態の工作機械の制御装置について、図５を参照して説明する。ここで、第二実施形態は、第一実施形態に対して、速度制御パラメータ決定部１０３と制御部１０４とが相違する。以下、相違点のみについて説明する。

まず、第二実施形態における速度制御パラメータ決定部１０３における速度制御パラメータは、Ａ軸，Ｂ軸の角速度の減少率、角加速度の減少率、または、角加加速度の減少率としている。例えば、Ａ軸の角速度の指令値がＶの場合に、Ａ軸の角速度の減少率が３０％に決定された場合には、変更後のＡ軸の角速度の指令値は「Ｖ×０．７」となる。つまり、減少率とは、基準となる指令値に対して減少させる割合を意味する。

例えば、図５に示すような、許容角度誤差θ１に対する角加速度の減少率を設定しておく。図５に示すように、許容角度誤差θ１が大きくなるにつれて、角速度の減少率は小さくなる。この関係について別の見方をすると、Ｂ軸から実加工位置Ｐ２までの離間距離Ｌ１が長いほど、Ｂ軸の角加速度の減少率が大きくなるように設定されていると言える。

制御部１０４は、Ａ軸，Ｂ軸の角速度、角加速度および角加加速度のそれぞれの指令値に対して対応する減少率を乗じた値を変更後の指令値とする。そして、制御部１０４は、変更後の指令値に基づいて、Ａ軸，Ｂ軸の速度制御を行う。

この場合も、第一実施形態と同様に、指令加工位置Ｐ１と実加工位置Ｐ２との実際の差が、設定された許容位置誤差Δの範囲内に確実に収まるようにできる。

＜第三実施形態＞
第三実施形態の工作機械の制御装置の対象である５軸マシニングセンタについて、図６〜図８を参照して説明する。本実施形態の５軸マシニングセンタは、ワークＷがＡ軸およびＢ軸に回転する構成からなる。図６に示すように、本実施形態の５軸マシニングセンタは、ベッド（図示せず）と、チルトテーブル１１０と、回転テーブル１２０と、コラム１３０と、主軸基体１４０と、工具１５０とを備える。

チルトテーブル１１０は、コの字形状に形成されており、コの字の両端部を支持点としてベッドに対して約９０°、Ａ軸回転可能に支持されている。このチルトテーブル１１０のＡ軸回転は、Ａ軸モータにより駆動される。

回転テーブル１２０は、チルトテーブル１１０の法線軸回り（Ｂ軸）に回転可能に、チルトテーブル１１０の上に支持されている。この回転テーブル１２０の上には、ワークＷが載置される。

コラム１３０は、ベッド上に設けられ、ベッドに対してＸ軸方向およびＺ軸方向に移動可能に設けられている。主軸基体１４０は、コラム１３０に対してＹ軸方向（床面に垂直な方向）に移動可能に設けられている。さらに、主軸基体１４０は、中空のハウジングと、ハウジングの内部に収容されハウジングに対して主軸基体１４０の軸回りに回転可能な回転主軸とを備えている。つまり、回転主軸は、ハウジングに対してＣ軸回転可能となる。工具１５０は、主軸基体１４０の回転主軸の先端に固定されている。つまり、工具１５０は、回転主軸の回転に伴って回転する。

つまり、この５軸マシニングセンタは、ワークＷをベッドに対してＡ軸回転およびＢ軸回転可能とし、工具１５０をベッドに対してＸ，Ｙ，Ｚ軸に移動可能で且つＣ軸回転可能としている。ここで、本実施形態における回転テーブル１２０の回転軸（Ｂ軸）は、本発明における「ワークを載置する第一テーブルが旋回する第一テーブル旋回軸」に相当し、チルトテーブル１１０の旋回軸（Ａ軸）は、本発明における「第一テーブルをさらに旋回させる第二テーブル旋回軸」に相当する。

ここで、図２に示すように、Ｂ軸とワークＷのある時点における加工位置との離間距離をＬ３と定義する。また、図３に示すように、Ａ軸とワークＷのある時点における加工位置との離間距離をＬ４と定義する。ここで、ワークＷのある時点における加工位置の指令値は、第一実施形態における指令加工位置に対応する。一方、ワークＷのうち工具１５０が実際に加工している位置は、第一実施形態における実加工位置に対応する。

本実施形態においても、第一実施形態と同様に、指令加工位置と実加工位置とがずれるおそれがある。そこで、第一実施形態の離間距離Ｌ１、Ｌ２を、本実施形態の離間距離Ｌ３、Ｌ４に置換し、実質的に、第一実施形態と同様の処理を行うことで、同様の効果を奏することができる。

＜その他＞
第一実施形態においては、工具６０をＡ軸、Ｂ軸に回転可能な構成とし、第二実施形態においては、ワークＷをＡ軸、Ｂ軸に回転可能な構成とした。この他に、工具６０とワークＷのそれぞれが、Ａ軸またはＢ軸に回転可能な構成とした場合にも、同様に適用できる。

また、第三実施形態において、ワークＷを載置する回転テーブル１２０をＢ軸回転し、回転テーブル１２０を支持するチルトテーブル１１０をＡ軸に旋回させる構成とした。この他に、ワークＷをＡ軸に旋回するチルトテーブルに載置し、チルトテーブルをＢ軸に回転する回転テーブルの上に載置する構成とすることもできる。この場合には、本実施形態におけるチルトテーブルの旋回軸（Ａ軸）が、本発明における「ワークを載置する第一テーブルが旋回する第一テーブル旋回軸」に相当し、回転テーブルの回転軸（Ｂ軸）が、本発明における「第一テーブルをさらに旋回させる第二テーブル旋回軸」に相当する。この場合も、実質的に同様の効果を奏する。

また、上記実施形態においては、制御部１０４は、Ａ軸，Ｂ軸の角加速度、角速度および角加加速度の指令値がＡ軸，Ｂ軸の角加速度の上限値を超えないように、Ａ軸，Ｂ軸の角加速度、角速度および角加加速度の指令値を設定した。この他に、制御部１０４は、Ａ軸，Ｂ軸の角加速度、角速度および角加加速度の実際値がＡ軸，Ｂ軸の角加速度の上限値を超えないように、Ａ軸，Ｂ軸の角加速度、角速度および角加加速度の指令値を設定することもできる。

１０：テーブル、 ２０，１３０：コラム、 ３０：Ｚ軸移動体、 ３１：Ａ軸モータ
４０：Ａ軸回転体、 ４１：Ｂ軸モータ、 ５０，１４０：主軸基体
６０，１５０：工具、 １１０：チルトテーブル、 １２０：回転テーブル
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４：離間距離
Ｐ１：指令加工位置、 Ｐ２：実加工位置
Ｗ：ワーク、 Δ：許容位置誤差、 θ１，θ２：許容角度誤差

Claims (10)

1. 直進軸と回転軸とを備える工作機械の制御装置において、
   指令加工位置と実加工位置との許容位置誤差を設定する許容位置誤差設定手段と、
   設定された前記許容位置誤差と前記回転軸から前記実加工位置までの離間距離とに基づいて、前記回転軸の速度制御パラメータを決定する速度制御パラメータ決定手段と、
   前記速度制御パラメータに基づいて前記回転軸の速度制御を行う制御手段と、
   を備えることを特徴とする工作機械の制御装置。
2. 請求項１において、
   設定された前記許容位置誤差と前記回転軸から前記実加工位置までの離間距離とに基づいて、前記回転軸の指令角度と前記回転軸の実角度との差である許容角度誤差を算出する許容角度誤差算出手段をさらに備え、
   前記速度制御パラメータ決定手段は、前記許容角度誤差に基づいて前記速度制御パラメータを決定することを特徴とする工作機械の制御装置。
3. 請求項１または２において、
   前記許容位置誤差設定手段は、前記許容位置誤差を加工精度の要求精度に応じて異なる値に設定することを特徴とする工作機械の制御装置。
4. 請求項３において、
   前記許容位置誤差設定手段は、前記許容位置誤差を荒加工工程と仕上げ加工工程のそれぞれにおいて異なる値に設定することを特徴とする工作機械の制御装置。
5. 請求項１〜４の何れか一項において、
   前記回転軸の角速度関連値を、前記回転軸の角速度、角加速度または角加加速度と定義し、
   前記速度制御パラメータは、前記回転軸の前記角速度関連値の上限値であり、
   前記制御手段は、前記回転軸の前記角速度関連値の指令値または前記角速度関連値の実際値が前記上限値を超えないように、前記回転軸の速度制御を行うことを特徴とする工作機械の制御装置。
6. 請求項５において、
   前記速度制御パラメータ決定手段は、前記回転軸から前記実加工位置までの離間距離が長いほど前記角速度関連値の上限値が小さくなるように設定することを特徴とする工作機械の制御装置。
7. 請求項１〜４の何れか一項において、
   前記回転軸の角速度関連値を、前記回転軸の角速度、角加速度または角加加速度と定義し、
   前記速度制御パラメータは、前記回転軸の前記角速度関連値の減少率であり、
   前記制御手段は、前記回転軸の前記角速度関連値の指令値に対して前記減少率を乗じた値を変更後の指令値として、前記回転軸の速度制御を行うことを特徴とする工作機械の制御装置。
8. 請求項７において、
   前記速度制御パラメータ決定手段は、前記回転軸から前記実加工位置までの離間距離が長いほど前記角速度関連値の減少率が大きくなるように設定することを特徴とする工作機械の制御装置。
9. 請求項１〜８の何れか一項において、
   前記回転軸は、工具を支持する支持体をチルト旋回させる工具チルト軸であることを特徴とする工作機械の制御装置。
10. 請求項１〜９の何れか一項において、
    前記回転軸は、ワークを載置する第一テーブルが旋回する第一テーブル旋回軸、および、前記第一テーブルをさらに旋回させる第二テーブル旋回軸の少なくとも何れか一方であることを特徴とする工作機械の制御装置。
    

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