JPS6091405A - 数値制御装置 - Google Patents

数値制御装置

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JPS6091405A
JPS6091405A JP19748983A JP19748983A JPS6091405A JP S6091405 A JPS6091405 A JP S6091405A JP 19748983 A JP19748983 A JP 19748983A JP 19748983 A JP19748983 A JP 19748983A JP S6091405 A JPS6091405 A JP S6091405A
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JP
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cutting tool
rotary table
workpiece
axis
cutting
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JP19748983A
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Takeshi Ooashi
大芦 猛
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Shibaura Machine Co Ltd
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Toshiba Machine Co Ltd
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    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/41Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by interpolation, e.g. the computation of intermediate points between programmed end points to define the path to be followed and the rate of travel along that path
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
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    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/34Director, elements to supervisory
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    • GPHYSICS
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    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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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】 〔発明の属する技術分野〕 この発明は、工作機械において被加工物を載置するテー
ブルと切削工具を保持する刃物台とを相互に移動させて
被加工物の輪郭の切削を能率よく達成する数値制御装置
に関するものである。
〔従来技術とその問題点〕
今日、数値制御装置によって制御される工作機械として
、例えば第1図に示す立旋盤が普及している。この立旋
盤は、被加工物を載置するための回転テーブルRTと、
切削工具MTを保持しこれを左右(X軸方向)および上
下(Z軸方向)に移動可能に位置決めする刃物台TBと
を備え、回転テーブルRT上に載置した被加工物に対し
ポーリング加工およびターニング加工を数値制御プログ
ラムに基づいて自動的に行うよう構成されている。
しかるに、この種の立旋盤は、被加工物を載置する回転
テーブルを回転させながら切削加工を行うものであるた
め、主として大型の円筒体もしくは円錐体の表面切削加
工に利用される。
しかしながら、今日数値制御装置による工作機械の加工
精度の向上に伴い、被加工物に対する複雑々形状の切削
加工の要求が高くなっている。
例えば、円錐台の一部に四角柱部分の加工を要する被加
工物の場合、従来の立旋盤では角面体の連続加工が不可
能なため、円錐台の部分のみを立旋盤で切削加工を行っ
た後、被加工物を別の旋盤に段取り変えを行った後角面
体の切削加工を行う必要があり、段取り変えの作業と芯
合せに手間が掛るばかりでなく、多大な加工時間を要し
、製造コストの低減にも限界があった。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、被加工物を回転テーブル上に載置し、
この被加工物に対し左右および上下に移動可能な切削工
具で切削加工を行う工作機械において、被加工物の回転
と切削工具の左右および必要に応じて上下の移動を相対
的に行い、被加工物に対する角面体の連続加工を簡便に
行うことができる数値制御装置を提供するにある。
〔発明の要点〕
本発明は、被加工物を載置する回転テーブルと、この回
転テーブルに対し所定のλ軸方向に移動可能な切削工具
とを設けた工作機械を備え、回転テーブルの中心軸Cに
対しこれと平行に切削工具をその中心軸2方向に移動す
ると共に前記回転テーブルの中心軸Cと切削工具の中心
軸2とにそれぞれ直交する所定軸X方向に切削工具を移
動して回転テーブル上の被加工物の切削加工を行うよう
構成した数値制御装置において、回転テーブルの中心軸
Cから切削工具の中心軸z−1での距離Xと、回転テー
ブルの中心軸Cから被加工物の切削面までの距離rに切
削工具の半径Rを加えた距離Roと、切削工具の中心軸
2方向の距離2と、被加工物に対する切削工具による切
削移動距離lと、回転テーブルの中心軸Cにおける回転
角θとの相互関係により、前記距離x、zおよび回転角
θに関しサーボ機構を制御する微小移動量△xn、△θ
。、△znを演算する演算処理部を設け、さらに前記演
算処理部で演算された制御値に基づいて回転テーブルと
切削工具とを同時に所定のタイミングでサンプル値制御
するサーボ機構を設けることを特徴とする。
すなわち、本発明においては、被加工物を載置した回転
テーブルをその中心軸Cにおいて回転させると同時に回
転変位する被加工物に対し切削工具の所定軸X方向の移
動を行うことにより、被加工物の側面に対し平面切削を
容易に実現することができる。
従って、本発明に係る数値制御装置において、演算処理
部では、予め設定した移動速度指令F′に基づき、被加
工物の切削面り方向への分速Fと切削工具の中心軸2方
向への分速F2を次式F:□・p/ 五y5ν F −−、F’ ”−C耳i− の関係に基づいて、前記各方向に対するサンプリング周
期毎の微小移動量△l、△!を演算し、さらにこれらの
微小移動量△l、△2をサンプリング周期毎に累算して
算出した各移動量からサンプリング周期毎に分配すべき
回転軸指令△θ。および直線軸指令△xnをディジタル
微分解析により演算し、サーボ機構の制御値を決定する
〔発明の実施例〕
次に、本発明に係る数値制御装置の実施例につき、角面
体の連続切削加工を行う立旋盤を例示して以下詳細に説
明する。
第2図乃至第弘図は、立旋盤において、回転テーブルに
載置した被加工物と切削工具との位置関係を示した説明
図である。なお、本発明に係る数値制御装置は、第7図
に示す構成からなる立旋盤にそのit適用することがで
きる。
第2図において、参照符号IOは回転テーブル、/、2
は刃物台に取付けられたスピンドルを示す。回転テーブ
ル10上にはその水平面に対し垂直な中心軸Cを中心と
して被加工物/グが回転自在に載置されている。また、
スピンドル7.2の先端部には、前記中心軸Cと平行な
軸線Z上を上下に移動し得るよう切削工具/&を取付け
、しかもこの切削工具/lは前記中心軸Cと軸線2との
なす同一平面内(X軸方向)において被加工物/4’に
対し接近離反するよう構成配置される。これらの基本構
成は、従来の立旋盤の構成並びに機能と全く同様である
そこで、本発明においては、回転テーブルIO上に載置
した被加工物/弘に対しその側面を平面切削するため、
回転テーブル10の回転中心(C軸)に対しX軸上で変
位する切削工具/lを被加工物/グとの相対関係で移動
し得るよう構成することを特徴とするものである。
従って、本発明においては、被加工物/4tと切削工具
/lとの基本位置を第3図に示すように定め、一定時間
経過後の被加工物/グと切削工具/lとの位置関係が第
7図に示すようになるとすれば、被加工物/グと切削工
具/lとの相対的に移動する位置関係は次のようにめる
ことができる。
まず、第7図に示す被加工物/弘と切削工具/lとの位
置関係につき、次のように定義する。
θ:回転テーブルIOの回転角 (被加工物/弘の回転角でもある) X:回転テーブルIOの中心0.3と、切削工具/lの
中心02との離間距離 r:回転テーブルIOの中心0゜から被加工物/弘の切
削しようとする輪郭までの距離 R:切削工具/lの回転牛径 Is被被加工物ダグ切削工具/乙の接触点Pの輪郭移動
距離 RO: ROw R十r 以上の定義に基づき、第7図の状態から次の関係式が成
立する。
また、前記の定義に基づき、被加工物/弘と切削工具t
Aとの移動指令を次のように定める。
X:x距離方向(X軸方向)への移動 θ:回転テーブルlθの回転角θ方向への移動 ZjZ軸方向への移動 L+1!距離方向への移動 p/、移動速度指令 F=移動速度指令F′のL方向への分速2=0の時の移
動速度F′ この場合、移動速度指令F′は所定値として予め与えら
れ、また移動速度Fも所定値として与えられるか、また
は移動指令X、θから計算により予めめることができる
。さらに移動指令2がある場合は、2方向の分速F、も
予めめることができる。
以上の定義に基づき、第2図乃至第弘図の状態から次の
関係式が成立する。
前記式(1) 、 (2)からLおよび2方向に対する
サンプリング周期毎の微小移動量Δノおよび△乳は、予
め計算することができ、しかもこれらの値は一定値であ
るため一度計算すればよいことになる。従って、これら
の微小移動量をサンプリング周期毎に累算すると次式の
ようになる。
l!n=1n−1+△l ・・・・・・・・・・・・・
・・ (3)輸=Zn−1+△2 ・・・・・・・・・
・・・・・・(4)但し、n、n−1は今回または前回
のサンプリング周期を表わす。
前記式(3) 、 (4)でめたし方向の移動量Zn+
l!n−tを使用してθ方向の移動量θ。、θn−1を
めると次式のようになる。
但し、RO= r 十Rとする(第グ図参照)。
従って、サンプリング周期毎に分配すべき回転軸指令△
θ、は、前記式(5)、(6)と同様にして次式のよう
になる。
さらに、前記式(7) 、 (8)で得られたθ方向の
移動量θ。、θn−+を使用してX方向の移動量xn。
Xn−1をめると次式のようにがる。
Ro 1・−0o8θ。 °′°゛°゛°°°°“°゛°゛°
°゛°°°°(8)0 In−1” ・旧・川・・・・・・・・・・ (910
08θn −1 但し、Ro= r + Rとする(第弘図参照)。
従って、前記式(8) 、 (9)からサンプリング周
期毎に分配すべき直線軸指令△Xnは、前記式(9)と
同様にして次式のようになる。
一/l− 以上の演算結果から、本発明においては、前記式(1)
〜a1を数値制御装置の演算処理部でディジタル微分解
析を行い、サーボ機構に対して所定の出力△θ。、△x
nを入力することにより、切削工具を被加工物l弘の一
側面に対し第1図に示す経路/lにて輪郭切削すること
ができる。
また、同様にして、サーボ機構に対して所定の出力△θ
。、△xn、△2を入力することにより、切削工具を被
加工物/4’の一側面に対し第を図に示す経路20にて
輪郭切削することができる。
なお、前記式(3)〜Qlにおいて、Zn−11tn−
1゜θn−t+”n−1には正負の符号を与え、初期位
置からの補間の方向やZn−1またはθn−+の符号の
反転を判別して、(±)の演算子のいずれか一方を選択
するようにする。また、指令の与え方で、被加工物/4
’の他側面に対しても連続して第1図に示すような経路
で輪郭切削することができることは勿論である。さらに
、数値制御12− 装置においては、前記式(1)〜Qlの演算を実行する
場合、(±)演算子が反転する時点に対しサーボ機構の
遅れがあるため、例えば被加工物7≠に対して第7図に
破線で示すような不整切削が行われる可能性がある。こ
のため、前記式(1)〜01の演算処理に際し、(、±
)演算子が反転する時点において、サーボ機構の遅れを
考慮して工2−判定を行うことにより、第7図に示すよ
うな不整切削を軽減することができる。
〔発明の効果〕
前述した実施例から明らかな通り、本発明に係る数値制
御装置は、前述した演算式〔式(3)〜Q1)をコンピ
ュータを使用した演算処理部においてディジタル微分解
析(DDA)的に演算し、得られたデータに基づいてサ
ーボ機構を制御することにより、相対的に移動する回転
テーブルと切削工具との関係において被加工物に対し平
面的な輪郭切削を容易に実現することができる。
々お、サーボ機構の制御系としては、速度検出器および
位置検出器を設けて所定のタイミングでサンプリングを
行うサンプル値制御方式が採用される。
このようにして、本発明に係る数値制御装置によれば、
回転テーブル上の被加工物に対し上下(2軸方向)およ
び左右(X軸方向)に切削工具を移動し得るよう制御す
る工作機械において、回転テーブル上の被加工物に対し
、従来困難とされた平面輪郭切削が可能となり、ポーリ
ング加工およびターニング加工を行う大型の被加工物に
おける部分的な平面切削加工も同一の工作機械で同時に
達成できるため、工作機械の多機能化と共にその利用率
を高めることができ、複線な形状の被加工物の量産化と
共に加工コストの低減を実現することができる。
以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発
明の精神を逸脱しない範囲内において種々の設計変更を
なし得ることは勿論でおる。
【図面の簡単な説明】 第1図は数値制御装置によって制御される立旋盤の一構
成例を示す斜視図、第2図は本発明に係る数値制御装置
によって制御される回転テーブル上の被加工物と切削工
具との相対的位置関係を示す斜視図、第3図および第亭
図は第2図に示す被加工物と切削工具との移動状態を解
析した平面説明図、第!図は本発明に係る数値制御装置
によって被加工物の切削を行った場合の一実施例を示す
説明図、第を図は本発明に係る数値制御装置によって被
加工物の切削を行った場合の別の実施例を示す説明図、
第7図は本発明に係る数値制御装置において演算式中の
演算子の符号が反転する時にサーボ機構の遅れにより発
生可能な不整切削状態説明図である。 RT・・・回転テーブル MT・・・切削工具TB・・
・刃物台 10・・・回転テーブル /2・・・スピンドル/4Z
・・・被加工物 16・・・切削工具/r・・・切削経
路 −!O・・・切削経路FIG、2 Z FIG、3 A FIG、4 4

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)被加工物を載置する回転テーブルと、この回転テ
    ーブルに対し所定のλ軸方向に移動可能な切削工具とを
    設けた工作機械を備え、回転テーブルの中心軸Cに対し
    これと平行に切削工具をその中心軸2方向に移動すると
    共に前記回転テーブルの中心軸Cと切削工具の中心軸2
    とにそれぞれ直交する所定軸X方向に切削工具を移動し
    て回転テーブル上の被加工物の切削加工を行うよう構成
    した数値制御装置において、回転テーブルの中心軸Cか
    ら切削工具の中心軸z−1での距離Xと、回転テーブル
    の中心軸Cから被加工物の切削面までの距離rに切削工
    具の半径Rを加えた距離R。 と、切削工具の中心軸2方向の距&I−と、被加工物に
    対する切削工具による切削移動距離lと、回転テーブル
    の中心軸Cにおける回転角θとの相互関係により、前記
    距離x、sおよび回転角θに関しサーボ機構を制御する
    微小移動量△xn、Δθ。、△z、を演算する演算処理
    部を設け、さらに前記演算処理部で演算された制御値に
    基づいて回転テーブルと切削工具とを同時に所定のタイ
    ミングでサンプル値制御するサーボ機構を設けることを
    特徴とする数値制御装置。
  2. (2) 特許請求の範囲第1項記載の数値制御装置にお
    いて、演算処理部では、予め設定した移動速度指令F′
    に基づき、被加工物の切削面り方向への分速Fと切削工
    具の中心軸Z方向への分速F、を次式 %式% の関係に基づいて、前記各方向に対するサンプリング周
    期毎の微小移動量△l、Δ2を演算し、さらにこれらの
    微小移動量Δl、△2をサンプリング周期毎に累算して
    算出した各移動量からサンプリング周期毎に分配すべき
    回転軸指令△θnおよび直線軸指令△xnをディジタル
    微分解析により演算し、サーボ機構の制御値を決定して
    なる数値制御装置。
JP19748983A 1983-10-24 1983-10-24 数値制御装置 Granted JPS6091405A (ja)

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JP19748983A JPS6091405A (ja) 1983-10-24 1983-10-24 数値制御装置

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JPS6091405A true JPS6091405A (ja) 1985-05-22
JPH059803B2 JPH059803B2 (ja) 1993-02-08

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ID=16375319

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Cited By (2)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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