JP6442861B2 - 工作機械、及び、解釈実行プログラム - Google Patents
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Description
数値制御プログラムに記述される複数のコマンドに従って前記工具ユニットの動作を制御する動作制御手段と、
設定された進入禁止範囲への前記工具ユニットの進入を禁止する移動制限手段とを備え、
前記工具ユニットの少なくとも一部は、前記刃物台に対して旋回可能に設けられ、
前記複数のコマンドには、前記旋回可能な工具ユニットの旋回可能範囲に入っている機械要素との干渉が避けられる前記旋回可能な工具ユニットの旋回位置の限界値を計算して前記進入禁止範囲として設定するための限界値設定コマンドが含まれ、
前記動作制御手段は、前記数値制御プログラムから前記限界値設定コマンドを読み出したとき、前記旋回可能な工具ユニットの旋回位置の限界値を計算して前記進入禁止範囲として設定する、態様を有する。
請求項2に係る発明では、刃物台が他の機械要素に対して移動可能である場合に限界値直前まで旋回可能な工具ユニットを旋回させる好適な工作機械を提供することができる。
請求項3に係る発明では、限界値直前まで旋回可能な工具ユニットを旋回させることが可能な主軸移動型旋盤を提供することができる。
請求項4に係る発明では、旋回可能な工具ユニットと他の機械要素との干渉を避ける好適な主軸移動型旋盤を提供することができる。
まず、図1〜10を参照して本発明に含まれる技術の概要を説明する。図1等ではNC(数値制御)旋盤1を工作機械の例として示している。尚、図1〜10は模式的に示す図であり、各図は整合していないことがある。
上記工具ユニットは、少なくとも一部が刃物台に対して移動可能に設けられてもよいし、刃物台に対して移動不能に固定されてもよい。工具ユニットの少なくとも一部が移動可能であることには、工具ユニットの少なくとも一部が旋回可能であることが含まれる。工具ユニットの少なくとも一部が移動可能に設けられる場合の刃物台は、他の機械要素に対して移動可能に設けられてもよいし、他の機械要素に対して移動不能に固定されてもよい。尚、工具ユニットの少なくとも一部が他の機械要素に対して移動可能に設けられることには、工具ユニットの少なくとも一部が刃物台に対して移動可能に設けられることの他、刃物台が他の機械要素に対して移動可能に設けられることにより工具ユニットが他の機械要素に対して近接及び離隔可能に設けられることも含まれる。
上記機械要素には、ワークの軸方向へワークを摺動可能に支持するガイドブッシュ、ワークを解放可能に把持する主軸、等が含まれる。図1等に示す主軸30の概念には、正面主軸31及び背面主軸(対向主軸)32が含まれる。
上記限界値には、工具ユニットの旋回位置、X軸位置(X軸方向における位置)、Y軸位置(Y軸方向における位置)、Z軸位置(Z軸方向における位置)、等が含まれる。尚、X軸方向はX1軸方向、X2軸方向及びX3軸方向を総称し、Y軸方向はY1軸方向、Y2軸方向及びY3軸方向を総称し、Z軸方向はZ1軸方向、Z2軸方向及びZ3軸方向を総称する。
尚、上記態様には、工具ユニットの一部のみ(例えば図3に示す旋回部TU2a)が旋回可能に設けられることと、工具ユニットの全体が旋回可能に設けられることと、の両方が含まれる。
図1は、本技術の工作機械の具体例であるNC旋盤1を模式的に示している。このNC旋盤1は、複数の主軸30(正面主軸31と背面主軸32)、ガイドブッシュ40、複数の刃物台10(くし形刃物台11と背面加工用刃物台12とタレット13)、及び、NC装置70を備えている。
NC装置70は、正面主軸31、ガイドブッシュ40、背面主軸32、くし形刃物台11、背面加工用刃物台12、タレット13、等のNC旋盤1の各部の動作を制御する。
尚、以下の説明において、旋回ユニットTU2の旋回は旋回部TU2aの旋回を意味する。
本NC旋盤1は、正面主軸と背面主軸との間にガイドブッシュが配置された主軸移動型旋盤であるので、ガイドブッシュ40がZ軸方向へ移動しない。また、タレット13のZ3軸位置が割り出されるとワークをZ軸方向へ移動させるためには正面主軸31をZ1軸方向へ移動させるのが通常であるため、旋回ユニットTU2とガイドブッシュ40とのZ軸上の位置は変わらないのが通常である。そこで、図9に示すように、NCプログラムP2に記述可能なM168コマンド(限界値設定コマンドCM2)を設け、必要に応じてワークをZ1軸方向へ移動させて旋回ユニットTU2で加工する際に旋回部TU2aを限界値直前までガイドブッシュ側に旋回可能にしている。
θ1=ASIN(W/√(H2+W2)) …(1)
θ2=ACOS((Zm+Zb+α)/√(H2+W2)) …(2)
ここで、「ASIN」はアークサインを求める逆三角関数であり、「ACOS」はアークコサインを求める逆三角関数であり、「√」は平方根を求める関数である。上記式(1)のアークサインの引数部分W/√(H2+W2)は、性質上、0よりも大きく1よりも小さくなる。上記式(2)はガイドブッシュ40と旋回ユニットTU2とが干渉することが前提であるため、以下の条件が成り立つときに上記式(2)を用いることにする。
(Zm+Zb+α)/√(H2+W2)<1 …(3)
β=180−θ1−θ2
=180−ASIN(W/√(H2+W2))
−ACOS((Zm+Zb+α)/√(H2+W2)) …(4)
最大角度βは、ガイドブッシュ40に対して移動するタレット13のZ軸機械位置Zmに基づいて求められる。Z軸機械位置Zmが小さいときには最大角度βが小さく、Z軸機械位置Zmが大きくなると上記不等式(3)が成立する範囲内で最大角度βが大きくなる。
本NC旋盤1は、NCプログラム実行時にM168コマンドを読み込んだとき、上記式(5)を用いて最大角度β(β>0)を求め、旋回ユニットTU2の進入禁止範囲を設定することにしている。
[系統1の場合]
(X指令)くし形刃物台11のX1軸方向への移動を意味する指令
(Y指令)くし形刃物台11のY1軸方向への移動を意味する指令
(Z指令)正面主軸31のZ1軸方向への移動を意味する指令
(C指令)正面主軸31のC1軸周りの移動(回転軸AX1を中心とする回転移動)を意味する指令
[系統2の場合]
(X指令)背面主軸32のX2軸方向への移動を意味する指令
(Y指令)背面加工用刃物台12のY2軸方向への移動を意味する指令
(Z指令)背面主軸32のZ2軸方向への移動を意味する指令
(C指令)背面主軸32のC2軸周りの移動(回転軸AX2を中心とする回転移動)を意味する指令
[系統3の場合]
(X指令)タレット13のX3軸方向への移動を意味する指令
(Y指令)タレット13のY3軸方向への移動を意味する指令
(Z指令)タレット13のZ3軸方向への移動を意味する指令
(C指令)指令不可
[系統1の場合]
(X指令)くし形刃物台11のX1軸方向への移動を意味する指令
(Y指令)くし形刃物台11のY1軸方向への移動を意味する指令
(Z指令)指令不可
(C指令)指令不可
[系統2の場合]
(X指令)背面主軸32のX2軸方向への移動を意味する指令
(Y指令)背面加工用刃物台12のY2軸方向への移動を意味する指令
(Z指令)背面主軸32のZ2軸方向への移動を意味する指令
(C指令)背面主軸32のC2軸周りの移動を意味する指令
[系統3の場合]
(X指令)タレット13のX3軸方向への移動を意味する指令
(Y指令)タレット13のY3軸方向への移動を意味する指令
(Z指令)正面主軸31のZ1軸方向への移動を意味する指令
(C指令)正面主軸31のC1軸周りの移動を意味する指令
(Z3指令)タレット13のZ3軸方向への移動を意味する指令
尚、上記の例ではZ3指令という特別な指令によってタレット13をZ3軸方向へ移動させることが可能であるが、本技術にはZ3指令が無くてもよい。
尚、系統3において工具選択コマンド「T3xxx」が読み込まれると、ユニット旋回部TU2aの進入禁止範囲A1の設定がデフォルト値(B3−=90°、B3+=270°)に戻される。
図10は、NC装置70で行われるM168コマンド実行時の処理例を示している。このM168コマンド処理は、解釈実行プログラムP1がコンピューター(NC装置70)に実現させる動作制御機能により行われる。従って、M168コマンド処理を行うNC装置70は、各種駆動部14〜16,21,23〜26,33,34とともに動作制御手段U1を構成する。
尚、系統3におけるZ軸方向への移動の指令対象が正面主軸31に設定されていないM131モードである場合には、アラームにより旋回ユニットTU2の旋回(移動)が制限される。
本発明は、様々な変形例が考えられる。
例えば、NCプログラムを実行する工作機械は、NC旋盤以外の数値制御工作機械でもよい。
上述した各ステップの順番は、適宜、変更可能である。例えば、S106のタレットのZ軸機械位置Zm及びガイドブッシュのZ軸位置αの取得は、S108の処理後に行われてもよい。
くし形刃物台11に設けられた旋回ユニットTU2の工具T2でワークW1の正面加工を行う場合、くし形刃物台11のX1軸位置に応じてガイドブッシュ40との干渉が避けられる旋回ユニットTU2の旋回位置の限界値が変わる可能性がある。そこで、NC装置70は、くし形刃物台11のX1軸位置に基づいて例えば逆三角関数を用いて旋回ユニットTU2の旋回位置の限界値を計算して進入禁止範囲として設定してもよい。
以上説明したように、本発明によると、種々の態様により、高価な干渉チェックを行わなくても他の機械要素との干渉を避けながら限界値直前まで工具ユニットを移動させることが可能な技術等を提供することができる。むろん、従属請求項に係る構成要件を有しておらず独立請求項に係る構成要件のみからなる技術でも、上述した基本的な作用、効果が得られる。
また、上述した実施形態及び変形例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、公知技術並びに上述した実施形態及び変形例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、等も実施可能である。本発明は、これらの構成等も含まれる。
10…刃物台、11…くし形刃物台、12…背面加工用刃物台、13…タレット、
30…主軸、31…正面主軸、32…背面主軸、40…ガイドブッシュ、
70…数値制御装置、
A1…進入禁止範囲、
CM1…コマンド、CM2…限界値設定コマンド、
CM3…主軸設定コマンド、CM4…主軸設定解除コマンド、
E1…機械要素、
LM1…限界値、P1…解釈実行プログラム、P2…数値制御プログラム、
T1,T2…工具、TU1,TU2…工具ユニット、
U1…動作制御手段、U2…移動制限手段、
W1…ワーク。
Claims (5)
- ワークを加工する工具ユニットが設けられる刃物台と、
数値制御プログラムに記述される複数のコマンドに従って前記工具ユニットの動作を制御する動作制御手段と、
設定された進入禁止範囲への前記工具ユニットの進入を禁止する移動制限手段とを備え、
前記工具ユニットの少なくとも一部は、前記刃物台に対して旋回可能に設けられ、
前記複数のコマンドには、前記旋回可能な工具ユニットの旋回可能範囲に入っている機械要素との干渉が避けられる前記旋回可能な工具ユニットの旋回位置の限界値を計算して前記進入禁止範囲として設定するための限界値設定コマンドが含まれ、
前記動作制御手段は、前記数値制御プログラムから前記限界値設定コマンドを読み出したとき、前記旋回可能な工具ユニットの旋回位置の限界値を計算して前記進入禁止範囲として設定することを特徴とする工作機械。 - 前記刃物台は、前記機械要素に対して移動可能に設けられ、
前記動作制御手段は、前記数値制御プログラムから前記限界値設定コマンドを読み出したとき、前記刃物台の位置に基づいて前記限界値を計算して前記進入禁止範囲として設定することを特徴とする請求項1に記載の工作機械。 - 自らの軸方向へ移動可能であるとともに該軸方向へ挿入されたワークを解放可能に把持する主軸と、
該主軸で把持されるワークを前記軸方向へ摺動可能に支持するガイドブッシュとを備え、
前記機械要素は、前記ガイドブッシュであり、
前記動作制御手段は、前記数値制御プログラムから前記限界値設定コマンドを読み出したとき、前記ガイドブッシュとの干渉が避けられる前記旋回可能な工具ユニットの旋回位置の限界値を計算して前記進入禁止範囲として設定することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の工作機械。 - 前記複数のコマンドには、前記刃物台を含む所定系統における前記軸方向への移動の指令対象を前記主軸に設定する主軸設定コマンドと、該主軸設定コマンドによる設定が解除されるコマンドとが含まれ、
前記動作制御手段は、前記数値制御プログラムから前記限界値設定コマンドを読み出したとき、前記所定系統における前記軸方向への移動の指令対象が前記主軸に設定されている場合に前記限界値を計算して前記進入禁止範囲として設定し、前記主軸設定コマンドによる設定が解除されている場合に前記旋回可能な工具ユニットの旋回を制限することを特徴とする請求項3に記載の工作機械。 - ワークを加工する工具ユニットが設けられる刃物台であって前記工具ユニットの少なくとも一部が旋回可能に設けられる刃物台を備える工作機械のための解釈実行プログラムであって、
数値制御プログラムに記述される複数のコマンドに従って前記工具ユニットの動作を制御する動作制御機能と、
設定された進入禁止範囲への前記工具ユニットの進入を禁止する移動制限機能とをコンピューターに実現させ、
前記複数のコマンドには、前記旋回可能な工具ユニットの旋回可能範囲に入っている機械要素との干渉が避けられる前記旋回可能な工具ユニットの旋回位置の限界値を計算して前記進入禁止範囲として設定するための限界値設定コマンドが含まれ、
前記動作制御機能は、前記数値制御プログラムから前記限界値設定コマンドを読み出したとき、前記旋回可能な工具ユニットの旋回位置の限界値を計算して前記進入禁止範囲として設定することを特徴とする解釈実行プログラム。
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