JPH0683946B2 - 工作機械の適応制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、加工負荷を検出し、この検出した加工負荷に
応じて送り速度を変更するようにした工作機械の適応制
御装置に関するものである。

＜従来の技術＞ 近年、最適な条件の基で工作物の加工を行うために、工
具に加わる加工負荷の変化に応じて工具の送り速度を制
御する所謂適応制御装置が数値制御工作機械に用いられ
るようになった。一般のかかる適応制御装置では、モデ
ル加工時における加工負荷をモデル加工の全工程につい
てサンプリングして記憶し、加工時においてはこの記憶
された負荷値を順次読出し、加工時における加工負荷が
この読出された負荷値に沿って変化するように送り速度
を制御するようにしていた。

＜発明が解決しようとする問題点＞ このように、従来の工作機械の適応制御装置において
は、モデル加工中に同一の加工が繰返し行われる場合で
も、モデル加工の全工程について加工負荷をサンプリン
グして記憶手段に記憶するようにしているため、サンプ
リングした負荷値を記憶するのに大きな記憶エリアが必
要となる問題があった。

＜問題点を解決するための手段＞ 第１図は本発明を明示するための全体構成図である。

本発明は、加工負荷を検出する加工負荷検出手段Ａと、
モデル加工時においてサンプリングした一連の負荷値を
記憶する記憶手段Ｂと、モデル加工に含まれる複数の同
一の加工の１つを検出する加工検出手段Ｃと、この加工
検出手段にて検出された加工が行われている間のみ前記
加工負荷検出手段Ａの出力をサンプリングして前記記憶
手段Ｂに記憶する負荷値記憶制御手段Ｄと、前記モデル
加工時における加工と同一もしくは類似の複数の加工を
含む実加工時において前記加工と同一もしくは類似の加
工が実行される度に前記気負記憶手段Ｂに記憶された一
連の負荷値データを順次読出す負荷値読出手段Ｅと、前
記加工負荷検出手段Ａにて検出された加工負荷が前記負
荷値読出手段Ｅによって読出された負荷値となるように
送り速度を増減する送り速度制御手段Ｆとを設けたこと
を特徴とするものである。

＜作用＞ モデル加工時において複数の同一加工の１つが実行され
ると、これが加工検出手段Ｃによって検出され、負荷値
記憶制御手段Ｄが作動される。これにより、この１つの
加工が行われる間の加工負荷のみが記憶手段Ｂに検出さ
れる。

実加工時においては、負荷値読出手段Ｅが作動し、複数
の同一加工の１つが行われる度に記憶手段Ｂに記憶され
た共通の負荷値データを順番に読出す。そして、送り速
度制御手段Ｆは、この読出された負荷値データと加工負
荷検出手段Ａによって検出された実加工負荷とを比較
し、検出された実負荷が読出された負荷値に近づくよう
に送り速度を変更する。

＜実施例＞ 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第２図
において10は数値制御装置であり、この数値制御装置10
には、サーボモータ駆動回路DUX,DUY,DUZ、シーケンス
コントローラ11が図略のインタフェイスを介して接続さ
れている。

一方、20は前記構成の数値制御装置によって制御される
マシニングセンタ形の工作機械であり、前記サーボモー
タ駆動回路DUX,DUY,DUZのそれぞれによって駆動される
サーボモータ21,22,23の回転によって、工作物Ｗを支持
する工作物テーブル25と、主軸モータSMによって駆動さ
れる主軸26を軸架する主軸ヘッド24との間の相対位置が
３次元的に変更される。また、27は複数種類の工具を保
持する工具マガジンであり、図略のマガジン割出装置と
工具交換装置28とによって工具マガジン27内の工具が選
択的に主軸26に装着されて工作物Ｗの加工が行なわれ
る。

前記シーケンスコントローラ11には、適応制御装置を成
すパーソナルコンピュータ12と主軸モータSMの回転速度
を制御する主軸モータ駆動回路15とが接続されている。
このパーソナルコンピュータ12はマイクロプロセッサ12
a、クロック信号発生回路12b、ROM12c、RAM12d、固定デ
ィスク12e、インターフェース12f,12g,12hによっ主に構
成され、インタフェース12hにはキーボード14とCRT表示
装置13が接続されている。

前記主軸モータ駆動回路15と主軸モータＳとの間には、
主軸モータSMに供給される電流を検出して、検出電流に
比例した電圧を出力する加工負荷検出回路16が介装され
ている。そして、この負荷検出回路16から出力される負
荷信号はAD変換器17およびインタフェース12gを介して
パーソナルコンピュータ12に接続されている。

前記パーソナルコンピュータ12の固定ディスク12e内に
は、第３図（ａ）に示すように目標負荷値を設定記憶す
る複数の記憶エリアCDF1〜CDF99がファイル形式で形成
されている。この複数の記憶エリアには第３図（ｂ）に
示すように、ファイル名、サンプリング間隔、上側許容
範囲幅UR、下側許容範囲幅LR、サンプリング回数、サン
プリングデータが記憶されている。なお、ファイル名
は、Ｔとこれに続く５桁の数字から構成されており、５
桁の数字の内、上位３桁が使用工具番号を表わし、ハイ
フンに続く下２桁がファイルの細分類を表わしている。

1.モデル加工時の動作 上記構成の工作機械の適応制御装置において、モデル加
工を行ってサンプリングデータの収集を行う場合、作業
者はCRT表示装置13に表示されたメニューに従がい、デ
ータ収集用初期設定プログラムを選択する。

これにより、パーソナルコンピュータ12のマイクロプロ
セッサ12aは、第４図（ａ）のプログラムを実行する。
このプログラムが実行されると、まず最初に３桁の工具
番号を入力すべきことをCRT表示装置13の画面上に表示
し、これに応答して作業者が３桁の工具番号をキー入力
するとこれを読込み（30）、入力された３桁の数値の前
にＴを付け、３桁の数字の次に“−00"を付けこのファ
イル名で固定ディスク12e上に記憶エリアを確保する（3
1）。この後、サンプリング間隔、許容範囲幅等のデー
タの入力を画面上で指示し、これらのデータがキー入力
されると、これを作成した記憶ファイルに記憶する（3
2）〜（34）、例えば、後述するように23番の工具を用
いて加工を行う場合、023を入力してT023−00のファイ
ル名でファイルを形成し、この後、上述した初期データ
を入力する。

作業者は、上記のデータ入力を行った後、第６図に示す
ように、No.23の工具を使用して加工を行う数値制御プ
ログラムを数値制御装置10に入力し、モデル加工の準備
を行う。この数値制御プログラム中M57はサンプリング
動作の開始を指令し、M58はサンプリング動作の終了を
指令するものである。この数値制御プログラムの内、ブ
ロックN50,N60は第１の加工を、ブロックN80とN90は同
一の加工をＸ軸方向の位置を変えて繰返して行う第２の
加工を、ブロックN100とN110は第３の加工を指令するも
のである。ブロックN80のG91 G82 Ｚ−35 R0 P240
F120はドリル加工の定義と１つの位置でのドリル加工
を実行するプログラムで、ブロックN90のX20 L3はＸ軸
方向への移動と定義されたドリル加工を３回行うプログ
ラムである。

上記した準備処理が終了すると、作業者は、メニューの
選択によってパーソナルコンピュータ12のマイクロプロ
セッサ12aに第４図（ｂ）に示すサンプリング処理の開
始を指令した後、数値制御装置10に起動指令を与えて第
６図に示す数値制御プログラムを実行させる。

マイクロプロセッサ12aは第４図（ｂ）に示すプログラ
ムの実行を開始すると、サンプリング動作の開始を指令
するM57のコードデータが数値制御装置10から出力され
るまで待機し（40）〜（41）、このM57のコードデータ
が出力されたことを判別すると、マイクロプロセッサ12
aは、シーケンスコントローラ11から出力されている主
軸内の工具を表わすＴコードのデータT023を読込んで、
サンプリングデータを書込むファイルをT023−00に設定
する（42）。

そして、ステップ（43）でサンプリング用のクロックを
発生中であるか否かを判定し、この場合には発生中でな
いので、ステップ（45）へ移行し、加工負荷検出回路16
によって検出された加工負荷MLがしきい値LSを越えるま
で待機する。

ブロックN50,N60の第１加工が開始されると、これによ
って加工負荷MLがしきい値LSを越えるため、これに対応
してステップ（46）へ移行してクロック信号発生回路12
bを起動し、設定されたサンプリング周期でクロックを
発生させる。そして、このクロック信号発生回路12bか
らクロックが発生されるとステップ（48）へ移行し、リ
セット状態に初期設定されているサンプル完了フラッグ
SFFの状態をテストし、この場合のように、リセット状
態にある場合には、加工負荷MLを読込み（50）、これを
ステップ（42）で指令されたファイル名がT023−00のフ
ァイルに記憶させ（51）、この後、ステップ（43）へ移
行する。

第１加工が行われている間は、フロック発生中で加工負
荷MLはしきい値LSを越えているため、ステップ（43）か
ら（52），（52）から（47）へと移行し、クロック信号
発生回路12bから出力されるクロック信号に同期して、
加工負荷MLの検出とファイルT023−00への書込みが繰返
し行われる。

第１加工が完了すると、加工負荷MLがしきい値LSを下回
るため、これがステップ（52）において検出され、サン
プリングクロックを停止し（53）、この後、M58のコー
ドが数値制御装置10によって読出されたか否かを確認す
る（55）。なお、数値制御装置10によって読出されたＧ
コード、Ｔコード、Ｍコードは、シーケンスコントロー
ラ11に出力され、マイクロプロセッサ12aはシーケンス
コントローラ11を介してこれらのコードを読込むように
なっている。また、固定サイクルを指令するG73〜76,G8
1〜89のコードが数値制御装置10から出力されると、シ
ーケンスコントローラ11はこれらの情報を数値制御装置
10からG80のコードが出力されるまで保持してマイクロ
プロセッサ12aに出力し、数値制御装置10からG80のコー
ドが出力されると、G73〜76,G81〜89のコードが出力さ
れるまで、G80のコードデータをマイクロプロセッサ12a
に出し続ける。

第１加工のプログラムに引続いてプログラムされている
第２加工は、前述したように、固定サイクルを利用した
繰返し加工で、この第２加工の最初のブロックN80に固
定サイクル指定用のＧコードG82がプログラムされてい
る。

この第２加工プログラムのG82のコードが読出され、こ
のコードデータがシーケンスコントローラ11を介してマ
イクロプロセッサ12aに供給され、この後、加工が開始
されると、マイクロプロセッサ12aはステップ（55）か
らステップ（57），（58），（60）を介してステップ
（61）へ移行し、工具番号T023に−01を付したファイル
名の補助ファイルを作成するとともに、書込みファイル
をこの補助ファイルT23−01に設定し、ステップ（43）
へ戻る。この後、ステップ（43），（45）を介してステ
ップ（46）へ移行してクロックの発生が開始され、前述
した第１加工と同様に、クロック信号発生回路12bから
クロック信号が送出される度に加工負荷MLが検出され
（50）、この検出された加工負荷MLは新たに作られた補
助ファイルT023−01に書込まれる（51）。

ブロックN80のプログラムに基づく１回のドリル加工が
完了すると、加工負荷MLがしきい値LSを下回るため、前
述したようにクロックの発生が停止され（53）、この
後、ステップ（55）へ移行する。そして、ブロックN90
のプログラムに基づいて次の穴の加工が開始されると、
ステップ（57）からステップ（58）へ移行する。次のブ
ロックN90にはG80のコードもG82等の固定サイクルのコ
ードもプログラムされていないため、ステップ（58），
（60）を介してステップ（62）へ移行し、繰返しサイク
ルの１回目でのサンプリングが完了したことを記憶する
サンプリング完了フラッグSFFをセットして、ステップ
（43）へ戻る。

このように、サンプリング完了フラッグSFFがセットさ
れると、ブロックN90のプログラムに基づき穴明け加工
が行われている間、ステップ（48）からステップ（43）
へ戻ってしまい、加工負荷MLのサンプリングとファイル
T023−01への書込みを行わない。このため、第７図
（ａ）に示すようにファイルT023−01には繰返し加工の
最初の１回の加工時における加工負荷変化のみが記憶さ
れることになる。

ブロックN90のプログラムに基づく繰返し加工が完了
し、ブロックN100のプログラムが読出されると、G80の
コードデータがマイクロプロセッサ12aに供給され、マ
イクロプロセッサ12aは、ブロックN110の第３加工が開
始された直後において、ステップ（58）にてこれを判別
し、ステップ（63）へ移行して別の補助ファイルT023−
02を作成するとともに、書込ファイルをこの補助ファイ
ルT023−02に設定する。これにより、ブロックN110,N12
0の第３加工における加工負荷データは補助ファイルT02
3−02に順次記憶される。そして、ブロックN130のM58が
読出されると、ステップ（55）にてこれが判別され、ス
テップ（40）へ移行する。そして、プログラムの終了を
示すM02のコードが読出されると、ステップ（41）でこ
れが判別され、マイクロプロセッサ12aは適応制御の処
理を停止する。

2.工作物加工時の動作 適応制御を用いた加工を行う場合、パーソナルコンピュ
ータ12を監視モードにしてマイクロプロセッサ12aに第
５図ａのプログラムを実行させ、数値制御装置10には前
記した第６図の加工プログラムを読込ませ、数値制御装
置10を起動して、この数値制御プログラムを実行させ
る。

マイクロプロセッサ12aは第５図（ａ）に示すプログラ
ムの実行を開始すると、サンプリング動作の開始を指令
するM57のコードデータが数値制御装置10から出力され
るまで待機し（70）〜（71）、このM57のコードデータ
が出力されたことを判別すると、マイクロプロセッサ12
aは、シーケンスコントローラ11から出力されている主
軸内の工具を表わすＴコードのデータT023を読込んでこ
のＴコードに“−00"を付したT023−00のデータファイ
ルから負荷値データを一括して内部メモリに読出す（7
2）。

そして、ステップ（73）でサンプリング用のクロックが
発生されているかを判別し、この場合には発生中でない
ので、ステップ（75）へ移行し、加工負荷検出回路16に
よって検出された加工負荷MLがしきい値LSを越えるまで
待機する。

ブロックN50,N60の第１加工が開始されると、これによ
って加工負荷MLがしきい値LSを越えるため、これに対応
してステップ（76）へ移行してクロック信号発生回路12
bを起動し、設定されたサンプリング周期でクロックを
発生させる（76）。そして、このクロック信号発生回路
12bからクロックが発生されるとステップ（78）へ移行
し、速度変更処理を行う。

この速度変更処理の詳細は第５図（ｂ）に示されてお
り、適応制御開始からの経過時間に対応したサンプリン
グデータを内部メモリに読込んだファイルデータから読
出し（78a）、この読出したサンプリングデータに正負
の許容範囲幅UR,ULを加減算して上限値ULと下限値LLを
演算する（78b）。この後、実際の加工負荷をAD変換機1
7の出力にて検出し（78c）、検出した加工負荷が、この
上下限値内に入るようにオーバライド値の増減する（78
d）〜（78g）。これにより、加工負荷がモデル加工時の
負荷変動に応じて変化する負荷ゾーン内になるように送
り速度が制御される。このようにして、ステップ（78）
の処理が完了すると、第５図（ａ）のステップ（73）へ
復帰する。

第１加工が行われている間は、フロック発生中で加工負
荷MLはしきい値LSを越えているため、ステップ（73）か
ら（80），（80）から（77）へと移行し、クロック信号
発生回路12bから出力されるクロック信号に同期して、
第５図（ｂ）に示した送り速度制御が行われる。繰返し
行われる。

第１加工が完了すると、加工負荷MLがしきい値LSを下回
るため、これがステップ（80）において検出され、サン
プリングクロックを停止する。

第１加工のプログラムに引続いてプログラムされている
第２加工は、前述したように、固定サイクルを利用した
繰返し加工で、この第２加工の最初のブロックＮのG82
のコードが読出され、このコードデータがシーケンスコ
ントローラ11を介してマイクロプロセッサ12aに供給さ
れこの後、加工が開始されると、マイクロプロセッサ12
aはステップ（87）からステップ（89）へ移行し、工具
番号T023に−01を付したファイルをデータを一括して内
部メモリに読込み、この後、ステップ（73）へ移行す
る。この後クロックの発生が開始され（76）、前述した
第１加工と同様に、クロック信号発生回路12bからクロ
ック信号が送出される度に、第５図（ｂ）に示される適
応制御処理が行われる。

ブロックN80のプログラムに基づく１回のドリル加工が
完了すると、加工負荷MLがしきい値LSを下回るため、ク
ロックの発生が停止され（81）、ステップ（82）へ移行
する。次のブロックN90にはＧコードもＭコードもプロ
グラムされていないため、ステップ（82），（85），
（86），（87）を介してステップ（88）へ移行し、前記
の加工時に読出したフィイルT023−01からサンプリング
データを再び一括して読出す。そして、ステップ（73）
へ戻る。

ステップ（73）へ戻ると、ブロックN90のプログラムに
基づきステップ（75）からステップ（76），（77）を介
してステップ（78）に移行し、ステップ（78）におい
て、ファイルT32−01から読出されたデータに基づいて
再び適応制御が行われる。さらに、ブロックN90の指令
に基づき、残る２個の穴明けが順次行われると、その度
に前記の動作が繰返され、ファイルT023−01のデータに
基づいて３回の穴明け時における適用制御が繰返し行わ
れる。

ブロックN90のプログラムに基づく繰返し加工が完了
し、ブロックN100のプログラムが読出されると、G80の
コードデータがマイクロプロセッサ12aに供給され、マ
イクロプロセッサ12aは、ブロックN110の第３加工が開
始された直後において、ステップ（86）にてこれを判別
し、ステップ（88）へ移行して別の補助ファイルT023−
02からサンプリングデータを一括して読出し、ステップ
（73）へ移行する。これにより、ブロックN110,N120の
第３加工における適応制御は補助ファイルT023−02に記
憶されたサンプリングデータに基づいて行われる。そし
て、ブロックN130のM58が読出されるとステップ（85）
にてこれが判別され、ステップ（70）へ移行し、M02の
コードが読出されると、適応制御の処理を停止する。

なお、上記実施例では、モデル加工時の繰返し加工と実
加工時の繰返し加工が同一であったが、全く同一である
必要はなく、類似の加工であればよい。

＜発明の効果＞ 以上述べたように本発明においては、複数の同一加工が
ある場合、１回の加工についてのみ加工負荷をサンプリ
ングして記憶し、実加工時はこの記憶されたデータを複
数の加工のそれぞれにおいて繰返し利用して適応制御を
行うように構成したので、記憶手段に記憶するデータの
数を大幅に減少でき、サンプリングデータを記憶するの
に必要な記憶容量を大幅に小さくできる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を明示するための全体構成図、第２図〜
第７図は本発明の実施例を示すもので、第２図は適応制
御装置を備えた工作機械の全体図、第３図は第２図にお
ける固定ディスク12eに形成された記憶エリアと各記憶
エリアに記憶されたデータを示す図、第４図は第２図に
おけるマイクロプロセッサ12aのモデル加工時における
動作を示すフローチャート、第５図は第２図におけるマ
イクロプロセッサ12aの加工時における動作を示すフロ
ーチャート、第６図は数値制御プログラムの一例を示す
プログラムシートの図、第７図は加工負荷の変化と加工
負荷記憶ファイルとの関係を示すタイムチャートであ
る。 10……数値制御装置、12……パーソナルコンピュータ、
12a……マイクロプロセッサ、12e……固定ディスク、16
……負荷検出回路、17……AD変換器、20……工作機械。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−19539（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加工負荷を検出し、この検出した加工負荷
   に応じて送り速度を変更するようにした工作機械の適応
   制御装置において、加工負荷を検出する加工負荷検出手
   段と、モデル加工時においてサンプリングした一連の負
   荷値を記憶する記憶手段と、モデル加工に含まれる複数
   の同一の加工の１つを検出する加工検出手段と、この加
   工検出手段にて検出された加工が行われている間のみ前
   記加工負荷検出手段の出力をサンプリングして前記記憶
   手段に記憶する負荷値記憶制御手段と、前記モデル加工
   時における加工と同一もしくは類似の複数の加工を含む
   実加工時において前記加工と同一もしくは類似の加工が
   実行される度に前記記憶手段に記憶された一連の負荷値
   データを順次読出す負荷値読出手段と、前記加工負荷検
   出手段にて検出された加工負荷が前記負荷値読出手段に
   よって読出された負荷値となるように送り速度を増減す
   る送り速度制御手段とを設けたことを特徴とする工作機
   械の適応制御装置。