JPH02205440A - 自動工作機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、自動工作機械、特に、ワークに対し自動的に
加工を施すための自動工作機械に関する。

〔従来の技術及びその課題〕

この種の自動工作機械は一般に、ワークに対し加工を施
す加工部と、加工部を駆動する駆動部と、与えられた命
令に基づいて駆動部を制御するための制御手段とを備え
ている。この自動工作機械においてワークに対し加工を
施す場合に・は、制御手段により駆動部を制御し、それ
によって加工部がワークに対し加工を施す。

たとえば数値制御装置を備えた旋盤では、工具刃先等が
数値制御装置に゛より３次元的に制御され、位置決めさ
れる。しかし、実際は、駆動部自体が本来有している駆
動誤差に基づいて、数値制御装置の指令と駆動部の動作
とは正確には一致しない。

そこで、３次元（Ｘ軸、Ｙ軸及び２軸）のうち１次元に
ついて、駆動部が本来有している駆動誤差に対する補正
値をあらかじめメモリに格納しておき、その補正値に基
づいて数値制御装置による駆動部に対する駆動指令を補
正する構成がすでに知られている。しかしながら、その
構成では、駆動部が本来有している駆動誤差のみが補正
対象となっているため、たとえば移動用ボールねじの温
度による伸縮や加工部に対する負荷の大小等の外的要因
によって生じる駆動誤差を補正することができない、し
たがって、この従来の構成では、駆動部の駆動誤差を正
確に補正することができない。

本発明の目的は、駆動部が有している内的要因による駆
動誤差のみならず、外的要因に基づいて生じる駆動誤差
をも考慮することにより、より正確に加工を施すことが
できる自動工作機械を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る自動工作機械は、ワークに対し自動的に加
工を施すための機械である。この自動工作機械は、ワー
クに対し加工を施す加工部と、加工部を駆動する駆動部
と、与えられた命令に基づいて駆動部を制御するための
制御手段とを備えている。前記制御手段は、駆動部が有
している駆動誤差を補正するための内的要因補正手段と
、外的要因に基づく駆動部の駆動誤差を補正するための
外的要因補正手段とを有している。

前記内的要因補正手段及び外的要因補正手段は、たとえ
ば、前記加工部の３次元的移動範囲内の各点に対応する
多数のメモリからなる３次元マツプデータを含んでいる
。

〔作用〕

本発明に係る自動工作機械において、ワークに対し自動
的に加工を施す場合には、あらかじめ与えられた命令に
基づいて制御手段が駆動部を制御する。この制御に基づ
いて駆動部は加工部を駆動し、加工部によってワークに
加工が施される。

上述の制御において、制御手段では、内的要因補正手段
により駆動部が本来的に有している駆動誤差が補正され
る。また外的要因補正手段により、外的要因に基づく駆
動部の駆動誤差が補正される。

したがって、再補正手段により内外両要因に基づく誤差
が補正されるため、制御手段による駆動部の制御はより
正確になり、加工部による加工がより正確になる。

〔実施例〕

第１図は、本発明の一実施例に係るタレット旋盤の概略
を示している。第１図において、旋盤本体１は、ワーク
を保持するためのスピンドル２と、ワークに対し加工を
施すための工具を多数備えたタレット３とを備えている
。さらに、この旋盤本体１は、後述する種々のサーボモ
ータやセンサ等を有している。一方、タレット旋盤の制
御装置４は、処理データ等を表示するためのＣＲＴ５、
指令を入力するためのキーボード６、加ニブログラムを
入力するためのテープリーグ７等を有している。また、
制御装置４内には、ＣＰＵ等を備えた後述するマイクロ
コンピュータが収納されている。

第２図は、前記タレット旋盤の制御部の概略を示してい
る。第２図において、旋盤本体１は、スピンドル２やタ
レット３等（第１図）を駆動するためモータ１０を有し
ている。また、ボールねじやベアリング等の温度を測定
するための温度センサ、モータ１０の負荷を検出するた
めの検出センサ等からなるセンサ群１１が設けられてい
る。

前記制御装置４は、旋盤本体１を駆動制御するための主
制御装置２０と、旋盤本体ｌにおける外的要因に基づ（
補正値を計算するための副制御装置２１とを有している
。

主制御装置２０は、ＣＰＵ２２と、ＲＯＭ２３と、ＲＡ
Ｍ２４と、高速リモートバッファ２５とを備えたマイク
ロコンピュータを有している。また、主制御装置２０は
、前記ＣＲＴ５と、前記キーボード６と、前記テープリ
ーダ７とを有している。ＣＰＵ２２を含むマイクロコン
ピュータは、インターフェース２６を介して、ＣＲＴ５
、キーボード６及びテープリーダ７に接続されている。

また、インターフェース２６には、モータ１０を駆動制
御するためのサーボユニット２７が接続すれている。前
記ＲＯＭ２３には、制御プログラム等の一般的な情報に
加えて、３次元マツプデータ２８が記憶されている。３
次元マツプデータ２８は、各軸（Ｘ軸２Ｙ軸及びＺ軸）
に、関し等間隔の位置であらかじめ測定された補正値で
ある。補正点数としては、たとえば各軸に関し１２８点
とされる。この補正値は、一定温度（たとえば２５℃）
、無負荷の条件であらかじめ実験的に旋盤を動作させ、
主制御装置２０からの移動指令と実際の旋盤本体１の動
作との位置的ずれを実験的に求めたものである。たとえ
ば、３次元マツプデータ２８は、タレット旋盤の製造工
程において、レーザ位置検出器等を用いてあらかじめ測
定されたものである。また、高速リモートバッファ２５
は、副制御装置２１からシリアルデータとして人力され
た外的要因に基づく補正値を一時的に記憶してお（ため
のものである。

副制御装置２１は、ｃｐｕｓ　ｏと、ＲＯＭ３１と、Ｒ
ＡＭ３２とを有するマイクロコンピュータを備えている
。ＣＰＵ３０を含むマイクロコンピュータには、インタ
ーフェース３３を介して、主制御装置２０のＣＲＴ５及
びキーボード６が接続され得るようになっている。なお
、主制御装置２０は切り換えスイッチ３４を有しており
、ＣＲＴ５とキーボード６とを、主制御装置２０側のマ
イクロコンピュータあるいは副制御装置２１側のマイク
ロコンビエータの何れか一方に接続し得るようになって
いる。インターフェース３３には、さらに、Ａ／Ｄコン
バータ３５を介してセンサ群１１が接続され、またイン
ターフェース２６を介して主制御装置２０のマイクロコ
ンビエータが接ｌされている。前記ＲＯＭ３１には、制
御プログラム等の一般的な情報に加えて、センサ群１１
からの外的要因に基づくデータに従って補正値を計算す
るための数学モデルが記憶されている。前記ＲＡＭ３２
には、上述の数学モデルに従って計算されたＸ軸、Ｙ軸
及びＺ軸方向の３次元マツプデータ３６が記憶され得る
ようになっている。この３次元マツプデータ３６は、３
次元マツプデータ２８に対応し、同一補正点数に該当す
る容量を有している。

次に、上述の実施例の動作を、第３Ａ図及び第３Ｂ図に
示すフローチャートに従って説明する。

主制御装置２０では、第３Ａ図の制御がなされる。ステ
ップＳ１では、゛タレット３を原点位置に配置し、バッ
ファ２５内のデータをすべて０に設定する等の初期設定
を行う、ステップＳ２では、テープリーダ７から加ニブ
ログラムを読み込む。

そして、ステップＳ３においてオペレーターによる加工
開始指令を待つ。

加工開始指令がキーボード６から入力されれば、ステッ
プＳ４に移行する。ステップＳ４では、加ニブログラム
の処理ステップのステップ数を示す「ｉ」を１に設定す
る。ステップＳ５では、加ニブログラムのｉ番目のコマ
ンドをＲＡＭ２４から読み込み、そのコマンドがボジシ
タン移動に関するものであるか否かを判断する。ポジシ
ョン移動に関するものであればステップＳ６に移行する
。

ステップＳ６では、コマンドに基づくポジションに関す
る補正値をＲＯＭ２３の３次元マツプデータ２Ｂから読
み込む、また、後述する副制御装置２１からの補正デー
タが記憶されたバッファ２５から、当該ボジシッンに関
する補正値を読み込む、そして、３次元マツプデータ２
８に記憶された内的要因に基づ（補正値とバッファ２５
に記憶された後述する外的要因に基づく補正値とに基づ
き、旋盤本体１に対して行う制御についての補正値を計
算する。この場合には、装置自体が本来有している誤差
に関する補正値（３次元マンプデータ２日内の固定デー
タ）に加えて、温度変化や負荷の変化に基づく外的要因
による補正値（３次元マツプデータ３６内の変動データ
）も考慮して、総合的な補正値を計算することになる０
次、に、ステップＳ７において、前記総合的な補正値に
よって補正された補正ポジションを計算する。そして、
ステップＳ８においてその計算結果に対応する位置信号
をサーボユニット２７に出力する。これにより、旋盤本
体１の所定のモータ１ｏが位置信号に対応する所定量だ
け駆動されることになる。この駆動に際しては、内的要
因に基づく誤差及び外的要因に基づく誤差が補正されて
いるので、正確な制御が行われる。

ステップＳ９では、「ｌ」をインクレメントする。ステ
ップＳＩＯでは、加ニブログラムが終了したか否かを判
断する。加ニブログラムが未終了であれば、ステップＳ
５に戻る。ステップＳ５において、１番目のコマンドが
移動に関するものでなければ、ステップＳｌｌに移行す
る。ステップ３１１では、当該コマンドの指示に従った
他の処理が行われる。ステップＳｌｌでの処理が終われ
ば、ステップＳ９からステップＳＩＯに移行する。

ステップＳ１０において、加ニブログラムが終了したと
判断されれば、ステップＳ３に戻り、次の加工開始指令
を待つ。

一方、副制御装置２１では、第３Ｂ図に示す制御がなさ
れる。第３Ｂ図において、ステップＳ１２では、ＲＡＭ
３２内の３次元マツプデータ３６の各データを０に設定
する等の初期設定がおこなわれる。ステップ３１３では
、センサ群１１での検出値に基づいて温度やモータの負
荷を演算する。

ステップ３１４では、温度及び負荷をパラメータとし、
所定の数学モデルに基づいて補正値が計算される。計算
された補正値は、ステップ３１５において、３次元マツ
プデータ３６としてＲＡＭ３２に一旦記憶される。この
結果、３次元マツプデータ３６には、温度及び負荷に基
づく位置の補正値（外的要因補正値）が記憶されること
になる。

そして、ステップＳ１６では、３次元マツプデータ３６
の各データが、シリアルデータとして主制御装置２０側
に転送される。

主制御装置２０では、シリアルデータとしての３次元マ
ツプデータ３６の各データを一旦バツファ２５に記憶す
る。そして、必要に応じ、３次元マツプデータ３６の各
補正値をバッファ２５から読み出し、補正計算を行う（
ステップＳ６）。ステップＳ１６における処理が終われ
ばステップＳ１３に戻る。なお、上述のステップＳ１３
からステップＳ１６までの処理は、第３Ａ図での処理と
並行して行われ、リアルタイムで３次元マツプデータ３
６の補正値が修正され、修正されたデータがバッファ２
５に蓄えられる。したがって、バッファ２５内の外的要
因に基づく補正値は、次々と更新されて新しい補正値に
置き換えられるので、主制御装置２０における補正値の
計算は常に正確に行えることになる。したがって、主制
御装置２０による旋盤本体１の制御は、常に正確に行え
ることになる。

なお、切り換えスイッチ３４を切り換えることにより、
キーボード６からの指令を主制御装置２０あるいは副制
御装置２１の何れか一方に送ることができる。また、切
り換えスイッチ３４を切り換えることにより、主制御装
置２０内のデータの状況や副制御装置２１内のデータの
状況を、ＣＲＴ５を介してオペレーターが確認すること
ができる。

〔他の実施例〕

（ａ）３次元のマツプデータが不要の場合には、２次元
あるいは１次元のマツプデータを採用することもできる
。たとえば、平面的な制御が必要となるパンチプレス機
等に対し本発明を適用する場合には、２次元マツプデー
タで足りることになる。

（ｂ）ＲＯＭ２３に変えて、ＲＡＭ２４内に３次元マツ
プデータ２８を記憶する構成を採用してもよい、この場
合には、製造工程において３次元マツプデータ２８をあ
らかじめ記憶しておくのではなく、運転開始時に誤差を
測定し、補正値として３次元マツプデータ２８をＲＡＭ
２４に記憶する構成とすることができる。

〔発明の効果〕

本発明に係る自動工作機械によれば、内的要因補正手段
及び外的要因補正手段を制御手段に設けたので、駆動部
の動作をより正確に制御することが可能となり、加工部
によるワークの加工をより正確に行えるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の概略図、第２図はその制御
部の概略ブロック図、第３Ａ図及び第３Ｂ図はその制御
フローチャートである。 １・・・旋盤本体、２・・・スピンドル、３・・・タレ
ット、４・・・制御装置、１０・・・モータ、１１・・
・センサ、２０・・・主制御装置、２１・・・副制御装
置、２２．３０・・・ＣＰＵ、２８．３６・・・３次元
マツプデータ。 特許出願人　　　　村田機械株式会社 代理人　　　弁理士　小　野　由己男 第 図 第３Ａ図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ワークに対し自動的に加工を施すための自動工作
   機械であって、 ワークに対し加工を施す加工部と、 前記加工部を駆動する駆動部と、 与えられた命令に基づいて前記駆動部を制御するための
   制御手段とを備え、 前記制御手段は、前記駆動部が有している駆動誤差を補
   正するための内的要因補正手段と、外的要因に基づく前
   記駆動部の駆動誤差を補正するための外的要因補正手段
   とを有している、 自動工作機械。
2. （２）前記内的要因補正手段及び外的要因補正手段が、
   前記加工部の３次元的移動範囲内の各点に対応する多数
   のメモリからなる３次元マップデータを含む請求項（１
   ）記載の自動工作機械。