JP5462296B2 - 工作機械の暖機運転制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は工作機械の暖機運転制御装置に関する。
工作機械に取り付けられる主軸は、モータ等の回転駆動手段で回転するため、回転駆動手段そのものによる発熱や、主軸軸受部の発熱等により、主軸先端に取り付けられた加工工具の位置が変位し、誤差が発生することが知られている。また、ワークと工具の位置を相対的に変位させるための軸送りに使用されるモータ等の駆動手段の発熱、工作機械の設置環境による温度変化、前述の主軸の駆動に関わる発熱等の影響で、工作機械を構成するベースとなる部材に熱変位が生じると、ワークと工具の間の相対位置がズレてしまい、加工誤差が発生するという問題がある。
それらの問題を解決するための手段として、暖機運転という手法が取られている。暖機運転は、特に、回転による主軸の熱変位の影響が大きいことから、加工精度を維持するために主軸を空で運転し、主軸の熱変位が安定するのを待って、ワークの加工を開始する運転方法である。工作機械の熱変位が安定するまで空運転を行うことで、加工精度を安定させることが可能だが、空運転の時間は熟練作業者の経験や勘に基づいたものであり、正確に熱変位が安定したかどうかは定かではない。また、無駄な暖機運転時間が生じる可能性がある。
そこで、例えば、特許文献1に、レーザ干渉計等の測定装置で工具先端の位置を連続的に測定し、測定結果から熱変位量を数値制御装置で求め、演算された熱変位量に基づいて暖機運転を終了する方法が開示されている。
特開2009−113138号公報
しかしながら、特許文献1には、暖機運転終了後の動作としては、単に暖機運転を終了するか、自動的に加工を開始する、としか記載されていない。単に暖機運転を終了した場合、手動で加工原点を再設定する必要があるが、作業者が他の作業などに忙殺されて暖機運転終了後の工作機械を放置した場合、再度暖機運転を行う必要があり、必ずしも効率的とは言えない。自動的に加工を開始する場合は特に問題無いが、加工原点の再設定を自動で行うためには、数値制御装置で制御可能な測定装置が必要となり、工作機械全ての環境において前述の測定装置が装備されているとは言えない。
そこで、本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、暖機運転終了後、単に暖機運転を終了した場合、作業者が誤って暖機運転終了後の工作機械を放置しても、自動的に暖機運転を再開する制御を行い、工作機械が冷える際に生じる熱変位を心配する必要もなく、不必要な再暖機運転を防ぐことが可能な、工作機械の暖機運転制御装置を提供することを課題とする。
本願の請求項1に係る発明は、加工を開始する前に工作機械の主軸を回転させる主軸回転駆動部及びワークと工具とを相対移動させる各軸駆動部を駆動して暖機運転を行う工作機械の暖機運転制御装置において、前記暖機運転の開始又は終了に伴う発熱又は放熱により発生し時間と共に変化する熱変位量を求める熱変位量演算部と、前記熱変位量演算部を用いて所定の時間毎に演算した前記熱変位量と演算時刻を記憶する熱変位量記憶部と、前記熱変位量に基づいて前記暖機運転を終了するか否かを判定する暖機運転終了判定部と、前記暖機運転終了判定部により暖機運転の終了と判定した時、前記暖機運転を終了する暖機運転終了部と、暖機運転終了後に、予め設定された時間分を遡った時刻までの所定の時間毎の前記熱変位量を前記熱変位量記憶部から呼び出し、前記熱変位量の最大値と最小値の差を演算し、該熱変位量の最大値と最小値の差と予め設定された許容値を比較して前記暖機運転を再開するか否かを判定する暖機運転再開判定部と、前記暖機運転再開判定部により暖機運転を再開すると判定した時、前記暖機運転を再開する暖機運転再開部を有することを特徴とする工作機械の暖機運転制御装置である。
請求項2に係る発明は、加工を開始する前に工作機械の主軸を回転させる主軸回転駆動部及びワークと工具とを相対移動させる各軸駆動部を駆動して暖機運転を行う工作機械の暖機運転制御装置において、前記暖機運転の開始又は終了に伴う発熱又は放熱により発生し時間と共に変化する熱変位量を求める熱変位量演算部と、前記熱変位量演算部を用いて所定の時間毎に演算した前記熱変位量と演算時刻を記憶する熱変位量記憶部と、予め設定された時間分を遡った時刻までの所定の時間毎の前記熱変位量を前記熱変位量記憶部から呼び出し、前記熱変位量の最大値と最小値の差を演算し、該熱変位量の最大値と最小値の差と予め設定された許容値を比較して前記暖機運転を終了するか否かを判定する暖機運転終了判定部と、前記暖機運転終了判定部により暖機運転の終了と判定した時、前記暖機運転を終了する暖機運転終了部と、暖機運転終了後に、前記熱変位量に基づいて前記暖機運転を再開するか否かを判定する暖機運転再開判定部と、前記暖機運転再開判定部により暖機運転を再開すると判定した時、前記暖機運転を再開する暖機運転再開部を有することを特徴とする工作機械の暖機運転制御装置である。
請求項3に係る発明は、前記暖機運転再開判定部は、前記熱変位量の最大値と最小値の差が予め設定された許容値より大きい場合、暖機運転を再開することを特徴とする請求項1に記載の工作機械の暖機運転制御装置である。
請求項4に係る発明は、前記暖機運転終了判定部は、前記熱変位量の最大値と最小値の差が予め設定された許容値より小さい場合、暖機運転を終了することを特徴とする請求項に記載の工作機械の暖機運転制御装置である。
請求項5に係る発明は、前記暖機運転終了部により暖機運転を終了した時、前記暖機運転の終了を知らせる暖機運転終了連絡部を有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の工作機械の暖機運転制御装置である。
本発明により、暖機運転終了後、単に暖機運転を終了した場合、作業者が誤って暖機運転終了後の工作機械を放置しても、自動的に暖機運転を再開する制御を行うため、工作機械が冷える際に生じる熱変位を心配する必要もなく、不必要な再暖機運転を防ぐことが可能な工作機械の暖機運転制御装置を提供できる。
そして、請求項1に係る発明は次の効果を奏する。作業者が他の作業をしていて暖機運転終了後に誤って機械を放置した場合でも、自動的に暖機運転を再開する制御を行うため、再暖機運転の際に生じる無駄な待機時間を防ぐことが出来る。また、工作機械の使用方法に応じた暖機運転終了判定手段、暖機運転再開判定手段、暖機運転終了手段を選択出来るため、ユーザ毎に異なる使用環境に対応することが出来る。
請求項2に係る発明は次の効果を奏する。暖機運転を再開するか否かの判定において、ある時間範囲内における所定時間毎に記憶した熱変位量の最大差を用いることで、暖機運転再開の目安となる熱変位量の安定が崩れたか否かの判定を精度よく行うことが出来る。また、判定に使用する動作条件の設定で定められた時間(T)と許容値(PmA)を変更することで、ユーザ毎に異なる使用環境に対応することが出来る。
請求項3は次の効果を奏する。暖機運転を再開するか否かの判定において、自由に設定可能な固定値である許容熱変位量(PmB)を用いることで、経験や勘などに基づく熱変位量の値も暖機運転再開の制御に反映することが出来る。
請求項4に係る発明は次の効果を奏する。暖機運転を終了するか否かの判定において、ある時間範囲内における所定時間毎に記憶した熱変位量の最大差を用いることで、暖機運転終了の目安となる熱変位量が安定したか否かの判定を精度よく行うことが出来る。また、判定に使用する動作条件の設定で定められた時間(T)と許容値(PmA)を変更することで、ユーザ毎に異なる使用環境に対応することが出来る。
請求項5に係る発明は次の効果を奏する。暖機運転を終了するか否かの判定において、自由に設定可能な固定値である許容熱変位量(PmB)を用いることで、経験や勘などに基づく熱変位量の値も暖機運転終了の制御に反映することが出来る。
請求項6に係る発明は次の効果を奏する。暖機運転の終了を的確に作業者に知らせることで、無駄な待機時間を生じることなくオペレート作業を行うことが出来、暖機運転終了後に工作機械を放置する可能性を低減させることが出来る。
工作機械の一例を説明する図である。 工作機械を制御する数値制御装置の要部を説明するブロック図である。 暖機運転開始から終了までの態様1のフローチャートである(その1)。 暖機運転開始から終了までの態様1のフローチャートである(その1)。 暖機運転開始から終了までの態様2のフローチャートである。 暖機運転終了から再開までの態様1のフローチャートである(その1)。 暖機運転終了から再開までの態様1のフローチャートである(その2)。 暖機運転終了から再開までの態様1のフローチャートである(その3)。 暖機運転終了から再開までの態様2のフローチャートである。 暖機運転モードON時の熱変位量演算に関するフローチャートである。 動作条件の設定項目を説明する図である。
以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図1は、工作機械の一例である立型ボール盤を説明する図である。62はスピンドルモータ、52は垂直送り軸であるZ軸用サーボモータ、10は該立型ボール盤を制御する制御装置としての数値制御装置(CNC)、Tはテーブル、64は主軸、65は主軸64に取り付けられた工具である。テーブルTは図示しないX軸,Y軸用サーボモータによってZ軸に垂直な方向で互いに直交するX軸,Y軸方向に移動するものである。この立型ボール盤1の構成は、従来のものとなんら変わらないものであるため、詳細は省略する。立型ボール盤において、主軸モータであるスピンドルモータ62を空回転で運転することにより、暖機運転を行う。これによって、加工精度を安定化させることができる。
暖機運転により、主軸の発熱と主軸モータであるスピンドルモータ62を回転させることにより発生する熱変位量を算出することができる。例えば、予め主軸の回転速度及び主軸モータの負荷から熱変位量を求める計算式を求めておくことで、暖機運転を行った際の熱変位量を求めることができる。なお、工作機械の熱変位量の算出方法は例えば特開平2002−18677号公報に開示される方法が知られている。本発明において熱変位量の算出は前記公知の方法に限定されない。
図2は工作機械の数値制御装置の要部を示す機能ブロック図である。数値制御装置10のプロセッサ(CPU)11は、数値制御装置10を全体的に制御するプロセッサである。プロセッサ11は、ROM12に格納されたシステムプログラムをバス21を介して読み出し、このシステムプログラムに従って数値制御装置10を全体的に制御する。RAM13には一時的な計算データや表示データ及びLCD/MDIユニット70を介してオペレータが入力した各種データ等が格納される。
SRAM14は図示しないバッテリでバックアップされ、数値制御装置10の電源がオフされても記憶状態が保持される不揮発性メモリとして構成され、初期位置を測定するプログラムや工作機械の熱変位補正を行うプログラム、インタフェース15を介して読み込まれた後述する加工プログラム、LCD/MDIユニット70を介して入力された加工プログラム等が記憶されるようになっている。また、ROM12には、加工プログラムの作成及び編集のために必要とされる編集モードの処理や自動運転のための処理を実施するための各種のシステムプログラムがあらかじめ書き込まれている。
インタフェース15は数値制御装置10に接続可能な外部機器のためのインタフェースであり、外部記憶装置などの外部機器72が接続される。外部記憶装置からは加工プログラム、熱変位測定プログラムなどが読み込まれる。PMC(プログラマブル・マシン・コントローラ)16は、数値制御装置10に内蔵されたシーケンスプログラムで工作機械側の補助装置等を制御する。すなわち、加工プログラムで指令されたM機能、S機能及びT機能に従って、これらシーケンスプログラムで補助装置側で必要な信号を変換し、I/Oユニット17から補助装置側に出力する。この出力信号により各種アクチュエータ等の補助装置が作動する。また、工作機械の本体に配備された操作盤の各種スイッチ等の信号を受け、必要な処理をしてプロセッサ11に渡す。
工作機械の各軸の現在位置、アラーム、パラメータ、画像データ等の画像信号はLCD/MDIユニット70に送られ、そのディスプレイに表示される。LCD/MDIユニット70はディスプレイやキーボード等を備えた手動データ入力装置であり、インタフェース18はLCD/MDIユニット70のキーボードからデータを受けてプロセッサ11に渡す。
インタフェース19は手動パルス発生器71に接続され、手動パルス発生器71は工作機械の操作盤に実装され、手動操作に基づく分配パルスによる各軸制御で工作機械の可動部を精密に位置決めするために使用される。
工作機械のテーブルTを移動させるX,Y軸の軸制御回路及びZ軸の制御回路30〜32はプロセッサ11からの各軸の移動指令を受けて、各軸の指令をサーボアンプ40〜42に出力する。サーボアンプ40〜42はこの指令を受けて工作機械の各軸のサーボモータ50〜52を駆動する。各軸のサーボモータ50〜52には位置検出用のパルスコーダが内蔵されており、このパルスコーダからの位置信号がパルス列としてフィードバックされる。
スピンドル制御回路60は、工作機械への主軸回転指令を受け、スピンドルアンプ61にスピンドル速度信号を出力する。スピンドルアンプ61はこのスピンドル速度信号を受けて、工作機械のスピンドルモータ62を指令された回転速度で回転させ、工具を駆動する。
スピンドルモータ62には歯車あるいはベルト等でポジションコーダ63が結合され、ポジションコーダ63が主軸の回転に同期して帰還パルスを出力し、その帰還パルスはインタフェース20を経由してプロセッサ11によって読み取られる。時計回路65は現在時刻に同期するように調整された時計装置である。
以下、上記数値制御装置10において実行される本発明に係る各処理について説明する。なお、暖機運転の制御を行う数値制御装置10は本発明の暖機運転制御装置である。
<1> 暖機運転開始から終了までの流れ(図3、図4)
図3(態様1)、図4(態様2)の各処理について、以下に詳細を述べる。
暖機運転を制御するために必要な情報について、動作条件の設定を行う。動作条件の設定は図8に示す通り、暖機運転の終了(再開)条件の選択(100)、暖機運転の終了(再開)条件を、熱変位量の最大値(Dmax)と最小値(Dmin)の差で判定する設定(112)、暖機運転を終了(再開)するか否かの判定に使用する、時間(T)と許容値(PmA)の設定(114)、暖機運転の終了(再開)条件を、現在の熱変位量(Dn)で判定する設定(116)、暖機運転を終了(再開)するか否かの判定に使用する許容熱変位量(PmB)の設定(118)、暖機運転終了後の動作選択(120)、自動的に加工を行う設定(122)、加工原点の再設定にしようする測定プログラムの設定,加工を行うための加工プログラムの設定(124)、単に暖機運転を終了する設定(126)、ブザー等の視聴覚手段で作業者に報知するか否かの設定(128)、再暖機運転を行う設定(132)、再暖機運転を行わない設定(134)である。
手動操作で暖機運転開始後、暖機運転モードがONか否か判定を行い、ONであれば暖機運転を終了するか否かの判定に移行する。OFFの場合は本発明に係る暖機運転制御を行わない。つまり、手動操作によって適宜に暖機運転を終了する。暖機運転モードをONにした場合、図7に示したフロ−チャートの処理で熱変位量の演算を行う。暖機運転モードをOFFにしない限り継続して熱変位量の演算を行うものとし、第1の所定時間(T1)毎に演算結果と演算時刻の各データをメモリ内に記憶し、蓄積していく。前記熱変位量の演算は例えば、特開2002−18677号公報に開示される方法と同様の方法で行う。あるいは、前記熱変位量の演算は特開2002−18677号公報の方法に限らず、公知の方法で行うものとする。
暖機運転を終了するか否かの判定は、動作条件の設定で設定された暖機運転の終了条件の設定により、現在の時刻から動作条件の設定で設定された時間(T)分を遡った時刻までの、第1の所定時間(T1)毎に記憶した各熱変位量をメモリから呼び出し、各熱変位量の最大値(Dmax)と最小値(Dmin)の差が動作条件の設定で設定された許容値(PmA)より小さいか否かで暖機運転を終了するか否かを判定する。(図3を参照)または、前記動作条件の設定で設定された暖機運転の終了条件次第では、現在の熱変位量(Dn)が動作条件の設定で設定された許容熱変位量(PmB)よりも大きいか否かで暖機運転を終了するか否かを判定してもよい。(図4を参照)
暖機運転を終了するか否かの判定を行う手段としては、所定時間毎に前回の熱変位量と今回の熱変位量の比較を行い、差が許容値以内か判定を行う手段もあるが、この場合、時間軸で見ると、連続した2つの熱変位量の差でしか熱変位量が安定したかどうかを判定することが出来ず、信頼性に欠ける。例えば、熱変位量を測定する測定装置の誤検知などが影響し、前回の熱変位量と今回の熱変位量がたまたま同じ値となるケースも考えられ、本来であれば熱変位量が安定していない場合でも、安定したと判定してしまう可能性がある。
図4のような現在の熱変位量だけを判定基準に置く手段は、時間軸で見ると1つの熱変位量に依存して判定することとなり、前記2つの熱変位量の差で判定する手段よりも、更に心許ないが、判定基準となる許容値が2つの熱変位量の差ではなく、熱変位量の絶対値であるため、作業者のノウハウを活かすことが出来る。
図3に示す手段は、時間軸上のある範囲の時間を指定し、その範囲内に記録された熱変位量全ての中から最大値と最小値を割出し、その差が許容値以内か否かを判定するもので、時間範囲を大きく設定することで、より多くの熱変位量が判定のベースとなり、前述の2つの手段よりも高い判断精度を得ることが出来る。図3に示す手段は、前記動作条件の設定で設定された時間(T)を前記熱変位量の記憶を行う第1の所定時間(T1)と同一の値に設定することで、前記所定時間毎に前回の熱変位量と今回の熱変位量を比較する手段と同様の結果を得ることが出来る。
前記暖機運転を終了するか否かの判定において暖機運転を継続すると判定した場合、第2の所定時間(T2)毎に暖機運転を終了するか否かの判定を繰り返し継続するものとする。前記暖機運転を終了するか否かの判定において暖機運転を終了すると判定した場合、暖機運転を終了し、暖機運転終了後の動作に移行する。
<2> 暖機運転終了から再開までの流れ(図5、図6)
図5(態様1)、図6(態様2)の各処理について、以下に詳細を述べる。
暖機運転終了後は、動作条件の設定で設定された暖機運転終了後の動作選択により、ブザーなどの視聴覚的手段で作業者に知らせることが出来る。前記暖機運転終了後の動作選択次第では、自動的に暖機運転モードをOFFに設定し、動作条件の設定で設定された測定プログラムと加工プログラムを使用して加工原点の再設定および加工自体を開始させることが出来る。前記ブザーなどの視聴覚的手段で作業者に知らせる手段を選択した場合、再暖機運転を行うか否かを選択する手段に移行する。
前記再暖機運転を行うか否かを選択する手段で、動作条件の設定で設定された条件により再暖機運転を行う選択をした場合、動作条件の設定で設定された暖機運転の再開条件の設定により、暖機運転を再開するか否かの判定に移行する。
暖機運転を再開するか否かの判定は、動作条件の設定で設定された暖機運転再開条件により、現在の時刻から動作条件の設定で設定された時間(T)分を遡った時刻までの、第1の所定時間(T1)毎に記憶した各熱変位量をメモリから呼び出し、各熱変位量の最大値(Dmax)と最小値(Dmin)の差が動作条件の設定で設定された許容値(PmA)より大きいか否かで暖機運転を再開するか否かを判定する。(図5を参照)
前記動作条件の設定で設定された暖機運転の再開条件次第では、現在の熱変位量(Dn)が動作条件の設定で設定された許容熱変位量(PmB)よりも小さいか否かで暖機運転を再開するか否かを判定してもよい。(図6を参照)
前記暖機運転を終了するか否かの判定手段と同様、図5に示す前記暖機運転を再開するか否かの判定手段は、図6に示す手段や、所定時間毎に前回の熱変位量と今回の熱変位量を比較する手段よりも高い判定精度を得ることが出来る。
図5に示す手段は、前記動作条件の設定で設定された時間(T)を前記熱変位量の記憶を行う第1の所定時間(T1)と同一の値に設定することで、前記所定時間毎に前回の熱変位量と今回の熱変位量を比較する手段と同様の結果を得ることが出来る。前記暖機運転を再開するか否かの判定において暖機運転を再開しないと判定した場合、第2の所定時間(T2)毎に暖機運転を再開するか否かの判定を繰り返し継続するものとする。前記暖機運転を再開するか否かの判定において暖機運転を再開すると判定した場合、自動的に暖機運転を開始し、前記暖機運転を終了するか否かの判定に移行する。
上述した図3〜図7のフローチャートの説明をそれぞれ各ステップに従って説明する。なお、各フロ−チャートの処理において、<1>暖機運転開始から終了までの流れにおける態様1(図3)、態様2(図4)、<2>暖機運転終了から再開までの流れにおける態様1(図5)、態様2(図6)のいずれの処理で暖機運転の制御を行うか、予め設定するか、あるいは、ステップSA01(図3)、ステップSB01(図4)において設定するものとする。
図3は暖機運転開始から終了までの態様1のフローチャートである。以下、各ステップに従って説明する。
●[ステップSA01]暖機運転の動作条件を設定する。つまり、図8の形式でメモリに記憶されている動作条件を読み込む。
●[ステップSA02]暖機運転を開始する。
●[ステップSA03]暖機運転モードONか否か判断し、ONであればステップSA04へ移行し、ONでない場合には、ONか否かの判断を継続する。なお、暖機運転モードがOFFの場合、本明細書のフロ−チャートに示す本発明に係る暖機運転制御を行わない。つまり、手動操作により適宜時期に暖機運転を終了することができる。
●[ステップSA04]変数K0=0、変数Dmax=現在の熱変位量、変数Dmin=現在の熱変位量と定め、メモリに記憶する。
●[ステップSA05]動作条件の設定で定められた時間(T)をメモリから呼び出す。●[ステップSA06]熱変位量を呼び出す回数(K=T/T1)を演算する。ここで、T1は図7で使用した第1の所定時間である。
●[ステップSA07](K−K0)回前の熱変位量>変数Dmaxに記憶した熱変位量か否か判断し、そうである場合(YESの場合)にはステップSA08へ移行し、そうでない場合(NOの場合)にはステップSA09へ移行する。
●[ステップSA08]Dmax=(K−K0)回前の熱変位量とする。
●[ステップSA09]変数K0=K0+1とする。
●[ステップSA10]変数K0=Kであるか否か判断し、そうである場合(YESの場合)にはステップSA11へ移行し、そうでない場合(NOの場合)にはステップSA07へ戻る。
●[ステップSA11]変数K0=0とする。
●[ステップSA12](K−K0)回前の熱変位量は変数Dminに記憶した熱変位量より小さいか否か判断し、小さい場合(YESの場合)にはステップSA13へ移行し、小さくない場合(NOの場合)にはステップSA14へ移行する。
●[ステップSA13]Dmin=(K−K0)回前の熱変位量とする。
●[ステップSA14]変数K0=K0+1とする。
●[ステップSA15]変数K0=Kであるか否か判断し、その場合(YESの場合)にはステップSA16へ移行し、そうでない場合(NOの場合)にはステップSA12に戻る。
●[ステップSA16]熱変位量の最大値Dmax−熱変位量の最小値Dmin=ΔDは動作条件の設定で定められた許容値(PmA)以下であるか否か判断し、以下の場合(YESの場合)にはステップSA17へ移行し、以下ではない場合(NOの場合)にはステップSA19へ移行する。
●[ステップSA17]暖機運転を終了し、ステップSA18へ移行する。
●[ステップSA18]暖機運転の動作条件に応じて選択する。つまり、暖機運転終了までの再開のフローチャートの態様1(L1)か態様2(M1)かを暖機運転の動作条件に応じて選択する。なお、態様1(L1)か態様2(M1)かは予め設定しておくか、ステップSA01で設定する。
●[ステップSA19]第2の所定時間(T2)が経過したか否か判断し、経過していればステップSA04へ戻り、経過していなければ第2の所定時間(T2)が経過するのを待つ。
図4は暖機運転開始から終了までの態様2のフローチャートである。以下、各ステップに従って説明する。
●[ステップSB01]暖機運転の動作条件を設定する。つまり、図8の形式でメモリに記憶されている動作条件を読み込む。
●[ステップSB02]暖機運転を開始する。
●[ステップSB03]暖機運転モードONか否か判断し、ONであればステップSB04へ移行し、ONでない場合には、ONか否かの判断を継続する。なお、暖機運転モードがOFFの場合、本明細書のフロ−チャートに示す本発明に係る暖機運転制御を行わない。つまり、手動操作により適宜時期に暖機運転を終了することができる。
●[ステップSB04]現在の熱変位量(Dn)は動作条件の設定で定められた許容熱変位量(PmB)以上であるか否か判断し、以上である場合(YESの場合)にはステップSB05へ移行し、以上でない場合(NOの場合)にはステップSB07へ移行する。
●[ステップSB05]暖機運転を終了し、ステップSB06へ移行する。
●[ステップSB06]暖機運転の動作条件に応じて選択する。つまり、暖機運転終了までの再開のフローチャートの態様1(L1)か態様2(M1)かを暖機運転の動作条件に応じて選択する。なお、態様1(L1)か態様2(M1)かは予め設定しておくか、ステップSB01で設定する。
●[ステップSB07]第2の所定時間(T2)が経過したか否か判断し、経過した場合(YESの場合)にはステップSB04へ移行し、経過していない場合(NOの場合)には第2の所定時間(T2)が経過するのを待つ。
図5は暖機運転終了から再開までの態様1のフローチャートである。以下、各ステップに従って説明する。
●[ステップSC01]暖機運転終了後の動作を選択する。つまり、ステップSA01またはステップSB01において図8の形式でメモリに記憶されている動作条件を読み込まれ、設定された動作条件に従って選択する。図8の符号126の内容が設定されていればステップSC04へ移行し、符号122が設定されていればステップSC02へ移行する。
●[ステップSC02]暖機運転モードをOFFにする。
●[ステップSC03]加工原点の再設定、加工開始を自動的に実行する。
●[ステップSC04]設定された動作条件により、ブザーなどの視聴覚的手段で作業者への報知を行い、ステップSC05へ移行する。なお、報知しない設定の場合も同様にステップSC05へ移行する。
●[ステップSC05]再暖機運転を行うか否か判断し、行う場合(YESの場合)にはステップSC07へ移行し、行わない場合(NOの場合)にはステップSC06に移行する。
●[ステップSC06]暖機運転モードをOFFにする。
●[ステップSC07]変数K0=0、変数Dmax=現在の熱変位量、変数Dmin=現在の熱変位量と定め、メモリに記憶する。
●[ステップSC08]動作条件の設定で定められた時間(T)をメモリから読み出す。●[ステップSC09]熱変位量を呼び出す回数(K=T/T1)を演算する。T1は図
Eで使用した第1の所定時間である。
●[ステップSC10](K−K0)回前の熱変位量は変数Dmaxに記憶した熱変位量より大きいか否か判断し、大きい場合(YESの場合)にはステップSC11に移行し、大きくない場合(NOの場合)にはステップSC12へ移行する。
●[ステップSC11]Dmax=(K−K0)回前の熱変位量とする。
●[ステップSC12]変数K0=K0+1とする。
●[ステップSC13]変数K0=Kであるか否か判断し、その場合(YESの場合)にはステップSC14へ移行し、そうでない場合(NOの場合)にはステップSC10へ戻る。
●[ステップSC14]変数K0=0とする。
●[ステップSC15](K−K0)回前の熱変位量は変位Dminに記憶した熱変位量より小さいか否か判断し、小さい場合(YESの場合)にはステップSC16へ移行し、小さくない場合(NOの場合)にはステップSC17へ移行する。
●[ステップSC16]Dmin=(K−K0)回前の熱変位量とする。
●[ステップSC17]変数K0=K0+1とする。
●[ステップSC18]変数K0=Kであるか否か判断し、そうである場合(YESの場合)にはステップSC19へ移行し、そういでない場合(NOの場合)にはステップSC15へ移行する。
●[ステップSC19]熱変位量の最大値Dmax−熱変位量の最小値Dmin=ΔDは動作条件の設定で定められた許容値(PmA)以上であるか否か判断し、以上である場合(YESの場合)にはステップSC20へ移行し、以上でない場合(NOの場合)にはステップSC22へ移行する。
●[ステップSC20]暖機運転を開始し、ステップSC21へ移行する。
●[ステップSC21]暖機運転の動作条件の設定に応じて選択する。つまり、暖機運転開始から終了までの態様1(J2)または態様2(N2)を暖機運転の動作条件の設定に応じて選択する。なお、暖機運転の動作条件の態様1(J2)か態様2(N2)は予め設定しておくか、図3のステップSA01または図4のステップSB01で設定される。
●[ステップSC22]第2の所定時間(T2)が経過したか否か判断し、経過した場合(YESの場合)にはステップSC07へ移行し、経過していない場合(NOの場合)には第2の所定時間(T2)が経過するのを待つ。
図6は暖機運転終了から再開までの態様2のフローチャートである。以下、各ステップに従って説明する。
●[ステップSD01]暖機運転終了後の動作を選択する。つまり、ステップSA01またはステップSB01において図8の形式でメモリに記憶されている動作条件を読み込まれ、設定された動作条件に従って選択する。図8の符号126の内容が設定されていればステップSD04へ移行し、符号122が設定されていればステップSD02へ移行する。
●[ステップSD02]暖機運転モードをOFFにする。
●[ステップSD03]加工原点の再設定、加工開始を自動的に行う。
●[ステップSD04]設定された動作条件により、ブザーなどの視聴覚的手段で作業者への報知を行い、ステップSD05へ移行する。なお、報知しない設定の場合も同様にステップSD05へ移行する。
●[ステップSD05]再暖機運転を行うか否か判断し、行う場合(YESの場合)にはステップSD07へ移行し、行わない場合(NOの場合)にはステップSD06へ移行する。
●[ステップSD06]暖機運転モードをOFFにする。
●[ステップSD07]現在の熱変位量(Dn)は動作条件の設定で定められた許容熱変位量(PmB)以下であるか否か判断し、以下である場合(YESの場合)にはステップSD08へ移行し、以下でない場合(NOの場合)にはステップSD10へ移行する。
●[ステップSD08]暖機運転を開始し、ステップSD09へ移行する。
●[ステップSD09]暖機運転の動作条件の設定に応じて選択する。つまり、暖機運転開始から終了までの態様1(J2)または態様2(N2)を暖機運転の動作条件の設定に応じて選択する。なお、暖機運転の動作条件の態様1(J2)か態様2(N2)かは予め設定しておくか、図3のステップSA01または図4のステップSB01で設定される。
●[ステップSD10]第2の所定時間(T2)が経過したか否か判断し、経過した場合(YESの場合)にはステップSD07へ移行し、経過していない場合(NOの場合)には経過するのを待つ。
図7は暖機運転モードON時の熱変位量演算に関するフローチャートである。以下、各ステップに従って説明する。
●[ステップSE01]熱変位量を演算する。
●[ステップSE02]第1の所定時間(T1)が経過したか否か判断し、経過した場合(YESの場合)にはステップSE03へ移行し、経過していない場合(NOの場合)にはステップSE01へ移行する。
●[ステップSE03]演算結果と演算時刻とをメモリに記憶する。
●[ステップSE04]暖機運転モードがOFFであるか否か判断し、OFFである場合(YESの場合)には処理を終了し、OFFでない場合(NOの場合)にはステップSE01へ戻る。
10 数値制御装置
11 プロセッサ
12 ROM
13 RAM
14 SRAM
15 インタフェース
16 PMC
17 I/Oユニット
18 インタフェース
19 インタフェース
20 インタフェース
21 バス
30,31,32 軸制御回路
40,41,42 サーボアンプ
50,51,52 サーボモータ
60 スピンドル制御回路
61 スピンドルアンプ
62 スピンドルモータ
63 ポジションコーダ

70 LCD/MDIユニット
71 手動パルス発生器
72 外部機器

Claims (5)

  1. 加工を開始する前に工作機械の主軸を回転させる主軸回転駆動部及びワークと工具とを相対移動させる各軸駆動部を駆動して暖機運転を行う工作機械の暖機運転制御装置において、
    前記暖機運転の開始又は終了に伴う発熱又は放熱により発生し時間と共に変化する熱変位量を求める熱変位量演算部と、
    前記熱変位量演算部を用いて所定の時間毎に演算した前記熱変位量と演算時刻を記憶する熱変位量記憶部と、
    前記熱変位量に基づいて前記暖機運転を終了するか否かを判定する暖機運転終了判定部と、
    前記暖機運転終了判定部により暖機運転の終了と判定した時、前記暖機運転を終了する暖機運転終了部と、
    暖機運転終了後に、予め設定された時間分を遡った時刻までの所定の時間毎の前記熱変位量を前記熱変位量記憶部から呼び出し、前記熱変位量の最大値と最小値の差を演算し、該熱変位量の最大値と最小値の差と予め設定された許容値を比較して前記暖機運転を再開するか否かを判定する暖機運転再開判定部と、
    前記暖機運転再開判定部により暖機運転を再開すると判定した時、前記暖機運転を再開する暖機運転再開部を有することを特徴とする工作機械の暖機運転制御装置。
  2. 加工を開始する前に工作機械の主軸を回転させる主軸回転駆動部及びワークと工具とを相対移動させる各軸駆動部を駆動して暖機運転を行う工作機械の暖機運転制御装置において、
    前記暖機運転の開始又は終了に伴う発熱又は放熱により発生し時間と共に変化する熱変位量を求める熱変位量演算部と、
    前記熱変位量演算部を用いて所定の時間毎に演算した前記熱変位量と演算時刻を記憶する熱変位量記憶部と、
    予め設定された時間分を遡った時刻までの所定の時間毎の前記熱変位量を前記熱変位量記憶部から呼び出し、前記熱変位量の最大値と最小値の差を演算し、該熱変位量の最大値と最小値の差と予め設定された許容値を比較して前記暖機運転を終了するか否かを判定する暖機運転終了判定部と、
    前記暖機運転終了判定部により暖機運転の終了と判定した時、前記暖機運転を終了する暖機運転終了部と、
    暖機運転終了後に、前記熱変位量に基づいて前記暖機運転を再開するか否かを判定する暖機運転再開判定部と、
    前記暖機運転再開判定部により暖機運転を再開すると判定した時、前記暖機運転を再開する暖機運転再開部を有することを特徴とする工作機械の暖機運転制御装置。
  3. 前記暖機運転再開判定部は、前記熱変位量の最大値と最小値の差が予め設定された許容値より大きい場合、暖機運転を再開することを特徴とする請求項1に記載の工作機械の暖機運転制御装置。
  4. 前記暖機運転終了判定部は、前記熱変位量の最大値と最小値の差が予め設定された許容値より小さい場合、暖機運転を終了することを特徴とする請求項2に記載の工作機械の暖機運転制御装置。
  5. 前記暖機運転終了部により暖機運転を終了した時、前記暖機運転の終了を知らせる暖機運転終了連絡部を有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の工作機械の暖機運転制御装置。
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