JP6423827B2 - 数値制御装置および工具の移動制御方法 - Google Patents

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本発明は、工具の切削送りを制御する数値制御装置および工具の移動制御方法に関する。
下記特許文献1に示すように、工作機械を制御する数値制御装置においては、サーボモータを制御して工具の切削送りを行うことが一般的に知られている。
特開2016−81172号公報
しかしながら、工具の切削送りにおいては、切り込み量を多くしたり、切削送り速度を速くするために、より大きなトルクで工具を移動させたいが、各軸に指定されている最大トルクまでしか出せなかった。
そこで、本発明は、工具の切削送り時に、工具を移動させるトルクを大きくさせる数値制御装置および工具の移動制御方法を提供することを目的とする。
本第1の発明は、テーブルによって支持されたワークを加工するための工具であって、少なくとも互いに直交する2つの軸方向に沿って移動可能な前記工具を、プログラムに基づいて移動させる数値制御装置であって、前記プログラムを解析することで、前記工具を直線に切削送りさせる際の前記工具の終点位置を取得するプログラム解析部と、少なくとも前記2つの軸方向の各々における予め決められた前記工具の上限移動トルクに基づいて、合成トルクが最大となる合成送り方向の傾き角度を算出する第1角度算出部と、前記工具の始点位置と、前記終点位置とに基づいて前記工具の切削送り方向の傾き角度を算出する第2角度算出部と、前記合成送り方向の傾き角度と前記切削送り方向の傾き角度との差を、前記テーブルの回転角度として算出する回転角度算出部と、前記回転角度に基づいて、前記テーブルの回転中心位置を中心に前記テーブルの回転を制御する回転制御部と、を備える。
この構成により、合成トルクを最大限使うことが可能となり、各軸の上限移動トルクより大きなトルクで工具の切削送りを行うことができる。
本第1の発明は、前記数値制御装置であって、前記始点位置を前記回転中心位置を中心に前記回転角度だけ回転させたときの回転後始点位置を算出する位置算出部と、前記2つの軸方向のうち、一方の軸方向に沿って前記工具の移動を制御する第1の移動制御部と、他方の軸方向に沿って前記工具の移動を制御する第2の移動制御部と、を備え、前記第1の移動制御部および前記第2の移動制御部は、前記工具が前記始点位置から前記回転後始点位置に移動するように、前記工具の移動を制御してもよい。これにより、テーブルを回転させるとともに始点位置も回転させるので、回転前の工具の始点位置とテーブルとの相対的な位置関係を保つことができる。
本第1の発明は、前記数値制御装置であって、前記位置算出部は、前記終点位置を前記回転中心位置を中心に前記回転角度だけ回転させたときの回転後終点位置を算出し、前記第1の移動制御部および前記第2の移動制御部は、前記工具を前記回転後始点位置まで移動させ、且つ、前記回転制御部によって前記テーブルが前記回転角度だけ回転した後に、前記工具を前記合成送り方向に沿って、前記回転後終点位置まで移動させてもよい。これにより、回転後始点位置から回転後終点位置に向かう工具の切削送り方向を合成送り方向と一致させることができる。したがって、最大合成トルクで工具の切削送りを行うことができる。
本第1の発明は、前記数値制御装置であって、前記第1角度算出部は、前記2つの軸方向のうち、一方の軸方向の前記上限移動トルクをτx、他方の軸方向の前記上限移動トルクをτyとしたとき、下記に示す式(1)によって、前記合成送り方向の傾き角度αを求め、前記第2角度算出部は、既知である前記始点位置を(Xs1,Ys1)、前記終点位置を(Xe1,Ye1)としたとき、下記に示す式(2)から前記切削送り方向の傾き角度βを算出してもよい。これにより、簡単に、傾き角度α、βを算出することができる。
Figure 0006423827
本第2の発明は、テーブルによって支持されたワークを加工するための工具であって、少なくとも互いに直交する2つの軸方向に沿って移動可能な前記工具を、数値制御装置がプログラムに基づいて移動させる工具の移動制御方法であって、前記プログラムを解析することで、前記工具を直線に切削送りさせる際の前記工具の終点位置を取得するプログラム解析ステップと、少なくとも前記2つの軸方向の各々における予め決められた前記工具の上限移動トルクに基づいて、合成トルクが最大となる合成送り方向の傾き角度を算出する第1角度算出ステップと、前記工具の始点位置と、前記終点位置とに基づいて前記工具の切削送り方向の傾き角度を算出する第2角度算出ステップと、前記合成送り方向の傾き角度と前記切削送り方向の傾き角度との差を、前記テーブルの回転角度として算出する回転角度算出ステップと、前記回転角度に基づいて、前記テーブルの回転中心位置を中心に前記テーブルの回転を制御する回転制御ステップと、を含む。
この構成により、合成トルクを最大限使うことが可能となり、各軸の上限移動トルクより大きなトルクで工具の切削送りを行うことができる。
本第2の発明は、前記工具の移動制御方法であって、前記始点位置を前記回転中心位置を中心に前記回転角度だけ回転させたときの回転後始点位置を算出する第1の位置算出ステップと、前記工具が前記始点位置から前記回転後始点位置に移動するように、前記工具の移動を制御する第1の移動制御ステップと、をさらに含んでもよい。これにより、テーブルを回転させるとともに始点位置も回転させるので、回転前の工具の始点位置とテーブルとの相対的な位置関係を保つことができる。
本第2の発明は、前記工具の移動制御方法であって、前記終点位置を前記回転中心位置を中心に前記回転角度だけ回転させたときの回転後終点位置を算出する第2の位置算出ステップと、前記第1の移動制御ステップによって前記工具が前記回転後始点位置まで移動され、且つ、前記回転制御ステップによって前記テーブルが前記回転角度だけ回転した後に、前記工具を前記合成送り方向に沿って、前記回転後終点位置まで移動させる第2の移動制御ステップと、をさらに含んでもよい。これにより、回転後始点位置から回転後終点位置に向かう工具の切削送り方向を合成送り方向と一致させることができる。したがって、最大合成トルクで工具の切削送りを行うことができる。
本第2の発明は、前記工具の移動制御方法であって、前記第1角度算出ステップは、前記2つの軸方向のうち、一方の軸方向の前記上限移動トルクをτx、他方の軸方向の前記上限移動トルクをτyとしたとき、下記に示す式(1)によって、前記合成送り方向の傾き角度αを求め、前記第2角度算出ステップは、既知である前記始点位置を(Xs1,Ys1)、前記終点位置を(Xe1,Ye1)としたとき、下記に示す式(2)から前記切削送り方向の傾き角度βを算出してもよい。これにより、簡単に、傾き角度α、βを算出することができる。
Figure 0006423827
本発明によれば、合成トルクを最大限使うことが可能となり、各軸の上限移動トルクより大きなトルクで工具の切削送りを行うことができる。
図1Aは、従来の軸送りの欠点を説明するための図、図1B、図1Cは、本実施の形態の軸送りの概要を説明する図である。 本実施の形態の数値制御装置の構成図である。 図2に示す前処理部の各部の構成を説明するための図である。 数値制御装置の動作を示すフローチャートである。
本発明に係る数値制御装置および工具の移動制御方法について、好適な実施の形態を掲げ、添付の図面を参照しながら以下、詳細に説明する。
本実施の形態の数値制御装置は、テーブルによって支持されたワークを加工するための工具を、プログラムに基づいて移動させる。この工具は、互いに直交する3つの軸方向に沿って移動可能である。この3つの軸方向を、X軸方向、Y軸方向、Z軸方向とする。なお、本実施の形態では、説明を簡単にするため、工具をXY平面上で移動させる場合を例に挙げて説明する。
まず、従来の軸送りの欠点を述べた後、本実施の形態の軸送りの概要について簡単に説明し、その後、本実施の形態の数値制御装置について詳しく説明する。
<従来の軸送りの欠点および本実施の形態の軸送りの概要>
図1Aに示すように、始点位置S1(座標(x、y)=(−100、200))に位置する工具TOを、+X軸方向に沿って終点位置E1(座標(x、y)=(300、200))まで直線に切削送り(移動)させるとする。このときは、X軸方向における工具TOの上限移動トルクτx以上のトルクで、工具TOを移動させることはできない。なお、始点位置S1から終点位置E1に向けて移動する方向(図1Aでは+X方向)を、工具TOの切削送り方向Bと呼ぶ。
ここで、工具TOは、Y軸方向にも移動可能であることから、工具TOをX軸方向に上限移動トルクτxで移動させつつ、Y軸方向に上限移動トルクτyで移動させることで、工具TOを、上限移動トルクτx以上のトルクで移動させることができる。この上限移動トルクτx、τyで工具TOを移動させたときの合成トルクを最大合成トルクτcと呼び、最大合成トルクτcで移動する直線方向を合成送り方向Aと呼ぶ(図1B参照)。
始点位置S1にある工具TOを合成送り方向Aに沿って移動させると、当然のことながら、工具TOは、終点位置E1に到達することができない。しかしながら、この始点位置S1および終点位置E1は、テーブル(ワークW)との相対的な位置関係によって決められているため、切削送り方向Bが合成送り方向Aと一致するように、回転中心位置(図1A〜図1CではZ軸)を中心にテーブル(ワークW)、始点位置S1、および、終点位置E1をXY平面上で回転させることで、工具TOとテーブル(ワークW)との相対的な位置関係を保つことができる。
つまり、図1Bに示すように、合成送り方向A上に、回転後の始点位置S1(以下、回転後始点位置S2と呼ぶ。)、および、回転後の終点位置E1(以下、回転後終点位置E2と呼ぶ。)が位置するように、始点位置S1、終点位置E1、および、テーブル(ワークW)を、テーブル(ワークW)の回転中心位置(Z軸)を中心に所定の角度だけ回転させる。これにより、テーブル(ワークW)を回転させる前のテーブル(ワークW)と始点位置S1および終点位置E1との相対的な位置関係と、テーブル(ワークW)を回転させた後のテーブル(ワークW)と回転後始点位置S2および回転後終点位置E2との相対的な位置関係とが一致する。
その後、図1Cに示すように、回転後始点位置S2に位置する工具TOを回転後終点位置E2まで合成送り方向Aに沿って切削送りさせることで、工具TOの移動トルク(合成トルク)を最大にすることができる。
なお、図1A〜図1Cに示す例では、単軸方向(X軸方向)で工具TOを直線に切削送りさせる場合について例を挙げたが、複数軸方向(X軸方向およびY軸方向)で工具TOを移動させることで、結果的に工具TOを直線に切削送りさせる場合にも適用することができる。つまり、工具TOをX軸方向およびY軸方向に移動させても、その合成トルクが、最大合成トルクτcと一致していると限らないからである。
<本実施の形態の数値制御装置10の説明>
図2は、本実施の形態の数値制御装置10の構成図である。図2以降の説明についても、図1A〜図1Cにおいて参照符号が付されたものと同様のものについては、同一の参照符号を使用する。数値制御装置10は、図示しないが、CPU等のプロセッサと基本プログラムが格納された記憶媒体とを有し、プロセッサが基本プログラムを実行することで、本実施の形態の数値制御装置10として機能する。数値制御装置10は、図示しないが、オペレータが情報および指令等を入力するためにオペレータによって操作可能な入力部および情報を表示するための表示部等も備える。
数値制御装置10は、プログラム12、プログラム解析部14、前処理部16、および、サーボモータ制御部18X、18Y、18Tを備える。なお、サーボモータ20Xは、工具TOをX軸方向に移動させるためのモータであり、サーボモータ20Yは、工具TOをY軸方向に移動させるためのモータである。また、サーボモータ20Tは、ワークWを支持するテーブルTAを、テーブルTAの回転中心位置Oを中心にXY平面上で回転させるためのサーボモータである。なお、X軸方向、Y軸方向、および、Z軸方向は互いに直交する。
なお、数値制御装置10、予め設定されたXYZ座標系を有し、このXYZ座標系で工具TOの位置およびテーブルTAの位置を認識する。XYZ座標系は、実際の機械(工具TO、テーブルTA)の位置を座標系で表したものである。したがって、XYZ座標系のX軸方向、Y軸方向は、工具TOが実際に移動するX軸方向、Y軸方向と一致している。XYZ座標系のZ軸方向はテーブルTAの回転中心位置Oを通るものとする。したがって、XYZ座標系のXY平面における原点の位置は、回転中心位置Oとなる。
プログラム12は、数値制御装置10の前記記憶媒体に記憶されており、少なくとも工具TOの切削送りを行うためのプログラムが記述されている。プログラム解析部14は、プログラム12を解析することで、指令値である工具TOの終点位置E1を取得する。この終点位置E1は、XYZ座標系に基づく位置である。プログラム解析部14が取得した終点位置E1は、前処理部16に出力される。
なお、終点位置E1の座標位置を(Xe1,Ye1)で表す。また、始点位置(現在の工具TOの位置)S1の座標位置を(Xs1,Ys1)で表す。この始点位置S1(Xs1,Ys1)は、既知である。位置Xe1、位置Xs1は、XYZ座標系のX軸における位置であり、位置Ye1、位置Ys1は、XYZ座標系のY軸における位置である。
前処理部16は、X軸方向の上限移動トルクτxとY軸方向の上限移動トルクτyとに基づいて、合成トルクが最大となる合成送り方向Aの傾き角度αを算出する。また、始点位置S1から終点位置E1に向けて移動する工具TOの切削送り方向Bの傾き角度βを算出する。そして、前処理部16は、傾き角度α、βを用いて、切削送り方向Bを合成送り方向Aに一致させる(重ねる)ための、始点位置S1(Xs1,Ys1)、終点位置E1(Xe1,Ye1)、および、テーブルTAの回転角度θを算出する。
つまり、回転角度θは、始点位置S1(Xs1,Ys1)および終点位置E1(Xe1,Ye1)が合成送り方向A上に位置するように、始点位置S1(Xs1,Ys1)、終点位置E1(Xe1,Ye1)、およびテーブルTAを、回転中心位置Oを中心にZ軸回りに回転させた角度である。なお、始点位置S1(Xs1,Ys1)を回転角度θだけ回転させたときの位置を回転後始点位置S2と呼び、その座標位置を(Xs2,Ys2)で表す。また、終点位置E1(Xe1,Ye1)を回転角度θだけ回転させたときの位置を回転後終点位置E2と呼び、その座標位置を(Xe2,Ye2)で表す。位置Xe2,位置Xs2は、XYZ座標系のX軸における位置であり、位置Ye2,位置Ys2は、XYZ座標系のY軸における位置である。
以下、前処理部16について、図3も用いて具体的に説明する。前処理部16は、第1角度算出部30、第2角度算出部32、回転角度算出部34、および、位置算出部36を備える。
第1角度算出部30は、X軸方向およびY軸方向の各々における予め決められた工具TOの上限移動トルク(ベクトル)τx、τyに基づいて、合成トルクが最大となる合成送り方向Aの傾き角度αを算出する。第1角度算出部30は、以下に示す式(3)を用いて傾き角度αを算出する。なお、傾き角度αは、X軸方向と平行する方向に対する傾き角度である。
Figure 0006423827
なお、上限移動トルクτx、τyは、サーボモータ20X、20Yによって工具TOが移動することができる最大移動トルクであってもよいし、オペレータによって予め決められた移動トルクであってもよい。
第2角度算出部32は、始点位置S1(Xs1,Ys1)と終点位置E1(Xe1,Ye1)とに基づいて、始点位置S1(Xs1,Ys1)から終点位置E1(Xe1,Ye1)まで移動する工具TOの切削送り方向Bの傾き角度βを算出する。第2角度算出部32は、以下に示す式(4)を用いて傾き角度βを算出する。なお、傾き角度βは、X軸方向と平行する方向に対する傾き角度である。
Figure 0006423827
回転角度算出部34は、傾き角度α、βに基づいて、始点位置S1(Xs1,Ys1)、終点位置E1(Xe1,Ye1)、および、テーブルTAの回転角度θを算出する。回転角度算出部34は、傾き角度αと傾き角度βとの差を、回転角度θとして算出する。図3に示すように、回転中心位置Oを中心に左回り(時計周りと反対方向)を正とする場合は、回転角度算出部34は、傾き角度βから傾き角度αを減算することで回転角度θを算出する。この場合は、回転角度θは、θ=β−α、の関係を有する。逆に、回転中心位置Oを中心に右回り(時計回り)を正とする場合は、回転角度算出部34は、傾き角度αから傾き角度βを減算することで回転角度θを算出する。この場合は、回転角度θは、θ=α−β、の関係を有する。
位置算出部36は、回転角度θに基づいて、回転後始点位置S2(Xs2,Ys2)および回転後終点位置E2(Xe2,Ye2)を算出する。位置算出部36は、始点位置S1(Xs1,Ys1)をテーブルTAの回転中心位置Oを中心にZ軸回りに回転角度θだけ回転した位置を算出し、これを回転後始点位置S2(Xs2,Ys2)とする。図3を見るとわかるように、始点位置S1(Xs1,Ys1)および回転後始点位置S2(Xs2,Ys2)は、回転中心位置Oを中心とした円C1上に位置する。
位置算出部36は、終点位置E1(Xe1,Ye1)をテーブルTAの回転中心位置Oを中心にZ軸回りに回転角度θだけ回転した位置を算出し、これを回転後終点位置E2(Xe2,Ye2)とする。図3を見るとわかるように、終点位置E1(Xe1,Ye1)および回転後終点位置E2(Xe2,Ye2)は、回転中心位置Oを中心とした円C2上に位置する。
前処理部16は、回転後始点位置S2(Xs2,Ys2)および回転後終点位置E2(Xe2,Ye2)のX軸における位置Xs2、Xe2をサーボモータ制御部(第1の移動制御部)18Xに、Y軸における位置Ys2、Ye2をサーボモータ制御部(第2の移動制御部)18Yに出力する。また、前処理部16は、算出した回転角度θをサーボモータ制御部(回転制御部)18Tに出力する。
サーボモータ制御部18Xは、工具TOが位置Xs1から位置Xs2まで移動するようにサーボモータ20Xを制御する。また、サーボモータ制御部18Yは、工具TOが位置Ys1から位置Ys2まで移動するようにサーボモータ20Yを制御する。これにより、工具TOは、図1Bに示すように、始点位置S1(Xs1,Ys1)から回転後始点位置S2(Xs2,Ys2)まで移動する。サーボモータ制御部18Tは、図1Bに示すように、テーブルTAが回転中心位置Oを中心にZ軸回りに回転するようにサーボモータ20Tを制御する。
したがって、図1A、図1Bに示すように、回転後の工具TOの始点位置S1(回転後始点位置S2)と回転後のテーブルTA(ワークW)との相対的な位置関係は、回転前の工具TOの始点位置S1と回転前のテーブルTA(ワークW)との相対的な位置関係と同じ状態になる。なお、回転後の工具TOの終点位置E1(回転後終点位置E2)と回転後のテーブルTA(ワークW)との相対的な位置関係も同様に、回転前の工具TOの終点位置E1と回転前のテーブルTA(ワークW)との相対的な位置関係と同じ状態になる。回転後始点位置S2(Xs2,Ys2)から回転後終点位置E2(Xe2,Ye2)に向かう工具TOの切削送り方向は、合成送り方向Aと一致する。
その後、サーボモータ制御部18Xは、上限移動トルクτxで工具TOが位置Xs2から位置Xe2まで移動するようにサーボモータ20Xを制御する。また、サーボモータ制御部18Yは、上限移動トルクτyで工具TOが位置Ys2から位置Ye2まで移動するようにサーボモータ20Yを制御する。これにより、工具TOは、合成送り方向Aに沿って最大合成トルクτcで回転後始点位置S2(Xs2,Ys2)から回転後終点位置E2(Xe2,Ye2)まで直線に移動する。これにより、工具TOの移動トルクを最大にした状態で、工具TOの切削送りを行うことができる。
次に、図4に示すフローチャートにしたがって数値制御装置10の動作を説明する。ステップST1で、プログラム解析部14は、プログラム12を解析することで、工具TOの終点位置E1(Xe1,Ye1)を取得する。
次いで、ステップST2で、プログラム解析部14は、プログラム12を解析することで、切削送りが直線移動か否かを判断する。ステップST2で、直線移動でないと判断すると、本動作を終了し、ステップST2で直線移動であると判断すると、ステップST3に進む。
ステップST3に進むと、第1角度算出部30は、合成トルクが最大となる合成送り方向Aの傾き角度αを算出する。第1角度算出部30は、式(3)を用いて、X軸方向における上限移動トルクτxと、Y軸方向における上限移動トルクτyとから傾き角度αを算出する。この上限移動トルクτx、τyは、予め決められたトルクである。
次いで、ステップST4で、第2角度算出部32は、始点位置S1(Xs1,Ys1)と終点位置E1(Xe1,Ye1)とに基づいて、始点位置S1(Xs1,Ys1)から終点位置E1(Xe1,Ye1)まで移動する工具TOの切削送り方向Bの傾き角度βを算出する。第2角度算出部32は、式(4)を用いて、始点位置S1(Xs1,Ys1)と終点位置E1(Xe1,Ye1)とから傾き角度βを算出する。
次いで、ステップST5で、回転角度算出部34は、ステップST3で算出した傾き角度αとステップST4で算出した傾き角度βとから回転角度θを算出する。回転角度算出部34は、傾き角度αと傾き角度βとの差をとることで回転角度θを算出する。
次いで、ステップST6で、位置算出部36は、ステップST5で算出した回転角度θに基づいて、回転後始点位置S2(Xs2,Ys2)および回転後終点位置E2(Xe2,Ye2)を算出する。回転後始点位置S2(Xs2,Ys2)は、始点位置S1(Xs1,Ys1)をテーブルTAの回転中心位置Oを中心にZ軸回りに回転角度θだけ回転した位置である。回転後終点位置E2(Xe2,Ye2)は、終点位置E1(Xe1,Ye1)をテーブルTAの回転中心位置Oを中心にZ軸回りに回転角度θだけ回転した位置である。
次いで、ステップST7で、サーボモータ制御部18Tは、サーボモータ20Tを制御することで、ステップST5で算出した回転角度θだけ、テーブルTAを回転中心位置Oを中心にZ軸回りに回転させる。それと並行して、サーボモータ制御部18X、18Yは、サーボモータ20X、20Yを制御することで、工具TOを始点位置S1(Xs1,Ys1)から回転後始点位置S2(Xs2,Ys2)に移動させる。
次いで、ステップST8で、サーボモータ制御部18X、18Yは、サーボモータ20X、20Yを制御することで、合成送り方向Aに沿って、工具TOを回転後始点位置S2(Xs2,Ys2)から回転後終点位置E2(Xe2,Ye2)まで移動させる。これにより、最大合成トルクτcで工具TOを直線に切削送りすることができる。
なお、上記実施の形態では、説明をわかり易くするために、X軸とY軸との2次元のXY平面上で、テーブルTAを回転させることについて説明したが、同様の原理に基づいて、3次元でテーブルTAを回転させてもよい。つまり、XY平面上、XZ平面上、および、YZ平面上のそれぞれでテーブルTAを回転させてもよい。
この場合は、X軸方向の上限移動トルクτx、Y軸方向の上限移動トルクτy、および、Z軸方向の上限移動トルクτyとから、合成トルクが最大となる合成送り方向Aの傾き角度αが算出される。具体的には、XY平面上における合成送り方向Aの傾き角度α(αxy)は、上述したように上限移動トルクτx、τyによって求められる。同様に、XZ平面上における合成送り方向Aの傾き角度α(αxz)は、上限移動トルクτx、τzによって求められ、YZ平面上における合成送り方向Aの傾き角度α(αxy)は、上限移動トルクτy、τzによって求められる。
XY平面、XZ平面、YZ平面毎に、始点位置S1(Xs1,Ys1,Zs1)から終点位置E1(Xe1,Ye1,Ze1)まで移動する工具TOの切削送り方向Bの傾き角度β(βxy、βxz、βyz)が算出される。そして、各平面における傾き角度α(αxy、αxz、αyz)、β(βxy、βxz、βyz)とから平面毎の回転角度θ(θxy、θxz、θyz)が算出され、この平面毎の回転角度θから回転後始点位置S2(Xs2,Ys2,Zs2)、回転後終点位置E2(Xe2,Ye2,Ze2)が算出される。
以上の実施の形態の数値制御装置10は、テーブルTAによって支持されたワークWを加工するための工具TOであって、少なくとも互いに直交する2つの軸方向に沿って移動可能な工具TOを、プログラム12に基づいて移動させる。数値制御装置10は、プログラム12を解析することで、工具TOを直線に切削送りさせる際の工具の終点位置E1を取得するプログラム解析部14と、少なくとも2つの軸方向の各々における予め決められた工具TOの上限移動トルクに基づいて、合成トルクが最大となる合成送り方向Aの傾き角度αを算出する第1角度算出部30と、工具TOの始点位置S1と、終点位置E1とに基づいて工具TOの切削送り方向Bの傾き角度βを算出する第2角度算出部32と、合成送り方向Aの傾き角度αと切削送り方向Bの傾き角度との差を、テーブルTAの回転角度θとして算出する回転角度算出部34と、回転角度θに基づいて、テーブルTAの回転中心位置Oを中心にテーブルTAの回転を制御するサーボモータ制御部18Tと、を備える。
これにより、合成トルクを最大限使うことができるので、各軸の上限移動トルクより大きなトルクで工具TOの切削送りを行うことができる。
数値制御装置10は、始点位置S1を回転中心位置Oを中心に回転角度θだけ回転させたときの回転後始点位置S2を算出する位置算出部36と、2つの軸方向のうち、一方の軸方向に沿って工具TOの移動を制御するサーボモータ制御部18Xと、他方の軸方向に沿って工具TOの移動を制御するサーボモータ制御部18Yと、を備える。サーボモータ制御部18Xおよびサーボモータ制御部18Yは、工具TOが始点位置S1から回転後始点位置S2に移動するように、工具TOの移動を制御する。これにより、テーブルTAを回転させるとともに始点位置S1も回転させるので、回転前の工具の始点位置S1とテーブルTAとの相対的な位置関係を保つことができる。
位置算出部36は、終点位置E1を回転中心位置Oを中心に回転角度θだけ回転させたときの回転後終点位置E2を算出する。サーボモータ制御部18X、18Yは、工具TOを回転後始点位置S2まで移動させ、且つ、サーボモータ制御部18TによってテーブルTAが回転角度θだけ回転した後に、工具TOを合成送り方向Aに沿って、回転後終点位置E2まで移動させる。これにより、回転後始点位置S2から回転後終点位置E2に向かう工具TOの切削送り方向を合成送り方向Aと一致させることができる。したがって、最大合成トルクτcで工具TOの切削送りを行うことができる。
第1角度算出部30は、2つの軸方向のうち、一方の軸方向の上限移動トルクをτx、他方の軸方向の上限移動トルクをτyとしたとき、上記した式(3)によって、合成送り方向Aの傾き角度αを求める。第2角度算出部32は、既知である現在の工具TOの始点位置S1を(Xs1,Ys1)、終点位置E1を(Xe1,Ye1)としたとき、上記した式(4)から切削送り方向Bの傾き角度βを算出する。これにより、簡単に、傾き角度α、βを算出することができる。
10…数値制御装置 12…プログラム
14…プログラム解析部 16…前処理部
18X、18Y、18T…サーボモータ制御部
20X、20Y、20T…サーボモータ
30…第1角度算出部 32…第2角度算出部
34…回転角度算出部 36…位置算出部
A…合成送り方向 B…切削送り方向
C1、C2…円 E1…終点位置
E2…回転後終点位置 O…回転中心位置
S1…始点位置 S2…回転後始点位置
TA…テーブル TO…工具
W…ワーク θ…回転角度
α、β…傾き角度

Claims (8)

  1. テーブルによって支持されたワークを加工するための工具であって、少なくとも互いに直交する2つの軸方向に沿って移動可能な前記工具を、プログラムに基づいて移動させる数値制御装置であって、
    前記プログラムを解析することで、前記工具を直線に切削送りさせる際の前記工具の終点位置を取得するプログラム解析部と、
    少なくとも前記2つの軸方向の各々における予め決められた前記工具の上限移動トルクに基づいて、合成トルクが最大となる合成送り方向の傾き角度を算出する第1角度算出部と、
    前記工具の始点位置と、前記終点位置とに基づいて前記工具の切削送り方向の傾き角度を算出する第2角度算出部と、
    前記合成送り方向の傾き角度と前記切削送り方向の傾き角度との差を、前記テーブルの回転角度として算出する回転角度算出部と、
    前記回転角度に基づいて、前記テーブルの回転中心位置を中心に前記テーブルの回転を制御する回転制御部と、
    を備えることを特徴とする数値制御装置。
  2. 請求項1に記載の数値制御装置であって、
    前記始点位置を前記回転中心位置を中心に前記回転角度だけ回転させたときの回転後始点位置を算出する位置算出部と、
    前記2つの軸方向のうち、一方の軸方向に沿って前記工具の移動を制御する第1の移動制御部と、他方の軸方向に沿って前記工具の移動を制御する第2の移動制御部と、
    を備え、
    前記第1の移動制御部および前記第2の移動制御部は、前記工具が前記始点位置から前記回転後始点位置に移動するように、前記工具の移動を制御する
    ことを特徴とする数値制御装置。
  3. 請求項2に記載の数値制御装置であって、
    前記位置算出部は、前記終点位置を前記回転中心位置を中心に前記回転角度だけ回転させたときの回転後終点位置を算出し、
    前記第1の移動制御部および前記第2の移動制御部は、前記工具を前記回転後始点位置まで移動させ、且つ、前記回転制御部によって前記テーブルが前記回転角度だけ回転した後に、前記工具を前記合成送り方向に沿って、前記回転後終点位置まで移動させる
    ことを特徴とする数値制御装置。
  4. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の数値制御装置であって、
    前記第1角度算出部は、前記2つの軸方向のうち、一方の軸方向の前記上限移動トルクをτx、他方の軸方向の前記上限移動トルクをτyとしたとき、下記に示す式(1)によって、前記合成送り方向の傾き角度αを求め、
    前記第2角度算出部は、既知である前記始点位置を(Xs1,Ys1)、前記終点位置を(Xe1,Ye1)としたとき、下記に示す式(2)から前記切削送り方向の傾き角度βを算出する
    ことを特徴とする数値制御装置。
    Figure 0006423827
  5. テーブルによって支持されたワークを加工するための工具であって、少なくとも互いに直交する2つの軸方向に沿って移動可能な前記工具を、数値制御装置がプログラムに基づいて移動させる工具の移動制御方法であって、
    前記プログラムを解析することで、前記工具を直線に切削送りさせる際の前記工具の終点位置を取得するプログラム解析ステップと、
    少なくとも前記2つの軸方向の各々における予め決められた前記工具の上限移動トルクに基づいて、合成トルクが最大となる合成送り方向の傾き角度を算出する第1角度算出ステップと、
    前記工具の始点位置と、前記終点位置とに基づいて前記工具の切削送り方向の傾き角度を算出する第2角度算出ステップと、
    前記合成送り方向の傾き角度と前記切削送り方向の傾き角度との差を、前記テーブルの回転角度として算出する回転角度算出ステップと、
    前記回転角度に基づいて、前記テーブルの回転中心位置を中心に前記テーブルの回転を制御する回転制御ステップと、
    を含むことを特徴とする工具の移動制御方法。
  6. 請求項5に記載の工具の移動制御方法であって、
    前記始点位置を前記回転中心位置を中心に前記回転角度だけ回転させたときの回転後始点位置を算出する第1の位置算出ステップと、
    前記工具が前記始点位置から前記回転後始点位置に移動するように、前記工具の移動を制御する第1の移動制御ステップと、
    をさらに含むことを特徴とする工具の移動制御方法。
  7. 請求項6に記載の工具の移動制御方法であって、
    前記終点位置を前記回転中心位置を中心に前記回転角度だけ回転させたときの回転後終点位置を算出する第2の位置算出ステップと、
    前記第1の移動制御ステップによって前記工具が前記回転後始点位置まで移動され、且つ、前記回転制御ステップによって前記テーブルが前記回転角度だけ回転した後に、前記工具を前記合成送り方向に沿って、前記回転後終点位置まで移動させる第2の移動制御ステップと、
    をさらに含むことを特徴とする工具の移動制御方法。
  8. 請求項5〜7のいずれか1項に記載の工具の移動制御方法であって、
    前記第1角度算出ステップは、前記2つの軸方向のうち、一方の軸方向の前記上限移動トルクをτx、他方の軸方向の前記上限移動トルクをτyとしたとき、下記に示す式(1)によって、前記合成送り方向の傾き角度αを求め、
    前記第2角度算出ステップは、既知である前記始点位置を(Xs1,Ys1)、前記終点位置を(Xe1,Ye1)としたとき、下記に示す式(2)から前記切削送り方向の傾き角度βを算出する
    ことを特徴とする工具の移動制御方法。
    Figure 0006423827
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