JPS62277244A - 工作機械の適応制御装置 - 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】 ３、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サンプリング記憶する記憶
エリアを使用する工具毎に設けて各工具を使用したモデ
ル加工時の負荷変化を対応する記憶エリアにサンプリン
グ記憶し、加工時においては数値制御データのＴコード
によって指定された工具に対応する記憶工リアに記憶さ
れた負荷値を順次読出し、加工時における加工負荷がこ
の選択的に読出される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、従来の適応制御装置においては、モデル加
工時にサンプリングした加工負荷を記憶する記憶エリア
が各工具に対して１組しか設けられていないため、１つ
の加工工具で加工条件を変化させて複数回モデル加工を
行って、加工負荷をサンプリングし、この複数のサンプ
リングデータの中で最適なものを用いて適応制御を行っ
たり、同一の加工工具でのサンプリングデータを複数組
記憶し、これを利用して同一工具を用い離散して加工が
行われる複数の加工個所を別々のサンプリングデータに
基づいて適応制御しながら加工することができなかった
。

く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使用工具と加工のＪｆ　類を識別
するための情報を入力するデータ入力手段Ｂ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前記入
力子１ｆｆｉＢにて入力された使用工具と加工の種類と
に対応させて記憶手段Ｃに記憶させる負荷値記憶制御手
段りと、加工時において数値制御データに基づいて加工
に使用される工具と加工の種類を識別し、使用工具と加
工の種類に対応する負荷値データ群を前記記憶手段Ｃか
ら選択する選択手段Ｅと、この選択手段Ｅによって選択
された負荷値データ群から加工の進行状況に対応した負
荷値を順次読出す目標負荷値読出手ＩＦ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目標負荷値
読出手段Ｆ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Ｇとを設けたことを特
徴とするものである。

く作用〉 モデル加工時においては、使用する工具と加工の種類を
データ入力手段Ｂによって入力する。これにより、負荷
値記憶制御手段りは、サンプリングした負荷値のデータ
ケを使用工具、加工の種類と対応づけて記憶手段Ｃに記
憶させる。

加工時においては、選択手段Ｅが作動し、数値制御デー
タに含まれる工具コード時に基づいて使用工具と加工の
［１が判別され、判別された加工工具の種類と加工の種
類とに対応する負荷値データ群を記憶手段Ｃからサーチ
する。この後、読出手段Ｆにより、加工の進行に応じた
負荷値データが順次読出され、送り速度制御手段Ｇ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１）が回路のインク
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、ＤＯＺ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Ｍ類の工具を保持する工具マガジンで
あり、回路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１）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フ駆動回路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１２ａ、りロック信号発生回路１２　ｂ、ＲＯ
ＭＩ　２　ｃ、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ＣＲ
Ｔ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１２８
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ＣＤＦＩ〜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ＵＲ１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とこれ続（５桁の数字から構成
されており、５桁の数字の内、下３桁が使用エリ２番号
を表わし、上２桁が加工の種類を示す工程番号を表わし
ている。

■、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ＣｏＲＴ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ｆｉｇｈ＋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、まず最初に工
程番号を含んだ５桁の工具番号を入力すべきことをＣＲ
Ｔ表示装置１３の画面上に表示し、これに応答して作業
者が５桁の工具番号をキー人力するとこれを読込み（３
０）、入力された５桁の数値の前にＴを付けてファイル
名を作成し、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（３１）　、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人力されると、これを作成した
記憶ファイルに記憶する（３２）〜（３４）、例えば、
後述するように２３番の工具を用いて２つの加工個所を
モデル加工する場合、ＴＯ１０２３とＴＯ２０２３を入
力してファイルを形成し、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５図に示す
ように、患２３の工具を使用してモデル加工を行う装置
制御プログラムを数値制御装置ＩＯ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Ｍ５５はサ
ンプリング動作の開始を１旨令し、Ｍ５６はサンプリン
グ作動の終了を指令するものである。また、使用する工
具を七宝するＴコードは、前述した工程番号を含む５桁
でプログラムされており、ブロックＮ１２０〜Ｎ１３０
までが２３番の工具を使用した１番目のモデル加工であ
り、Ｎ１５０〜Ｎ１６０までが２３番の工具を利用した
２番目のモデル加工である。

上記した準備処理が終了すると、作業者は、メ二二一の
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５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Ｍ２Ｓ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く４０）〜（４１）、このＭ２Ｓ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１２ａは、シーケンスコントローラ１）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
を読込む（４２）。これにより、数値制御プログラムの
ブロックＮ１）０で選択され、主軸に取付°けられた２
３番の工具のＴコードＴＯ１０２３がマイクロプロセッ
サ１２ａ内に読込まれる。

このように、本実施例では、数値制御装置１０が使用工
具と加工の種類をパーソナルコンピュータ１２に入力す
るデータ人力手段を構成する。

読込みが完了するとＭコード終了信号ＭＦＩＮをシーケ
ンスコントローラ１）を介して数値制御装置１０に出力
しく４３）　、この後、ステップ（４４）でサンプリン
グクロックを発生するクロック発生回路１２ｂを起動し
て所定のサンプリング間隔に応じた周期でサンプリング
クロックを発生させる。

そして、ステップ（４５）から（４８）の処理で、サン
プリングクロックに同期して負荷信号をＡＤ変換器１７
から読込み、これを固定ディスク１２ｅに形成されたＴ
コードと同じファイル名の記憶エリアに順次書込んで行
く。このような処理は、モデル加工の送りプログラムの
実行が完了し、サンプリング動作の終了を指令するＭ５
６のコードが数値制御装置１０から読出されるまで継続
され、このＭ５６のコードデータが数値制御装置１０か
ら出力されると、マイクロプロセッサ１２ａはこれをス
テップ（４６）で判別し、サンプリングクロックを停止
させる処理を行うとともに（４９）　、ＭＦＩＮ信号を
送出しく５０）　、ステップ（４０）に戻る。

本実施例の場合、前述したように２３番の工具を用いて
２番［Ｊの加工個所を加工するプログラムがブロックＮ
１５０〜Ｎ１６０にプログラムされているため、上記の
動作が再び行われる。この場合、使用工具を指定するＴ
コードとしてＴ０２０２３がブロックＮ１４０にプログ
ラムされているため、これにより、この２番目のモデル
加工時にサンプリングされたデータは、ファイル名がＴ
０２０２３と設定された記憶エリアに順次書込まれる。

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６図のプログラムを実行させ、数値制御装置１０に
は第７図に示すように、適応制御加工を行うべき範囲の
前後にＭ５７とＭ５８のコードをプログラムし、工程番
号と工具番号を含む５桁のＴコードで工具指定をプログ
ラムした加ニブログラムを読込ませ、数値制御装置１０
を起動する。

この加ニブログラムの実行により、ブロックＮ１２０に
プログラムされているＭ５７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１）を介してパーソナル
コンピュータ１２に転送されると、パーソナルコンピュ
ータ１２のマイクロプロセッサ１２ａは、これをステッ
プ（６０）で判別し、ステップ（６２）へ移行する。

ステップ（６２）へ移行すると、シーケンスコントロー
ラ１）内に記憶されている主軸内工具のＴコード（５桁
）をシーケンスコントローラ１）から入力し、Ｔコード
と同じファイル名の記憶エリアのデータを固定ディスク
１２ｅから読出しく６３）、この後数値制御装置ｌＯに
ＭＦＩＮ信号を出力する（６４）。これに続き、マイク
ロプロセッサ１２ａはサンプリング間隔に応じた時間デ
ータをクロック発生回路１２ｂにセットし、クロック信
号発生回路１２ｂにサンプリングクロックを出力させる
（６５）。

このクロック信号発生回路１２ｂからクロックが送出さ
れる度に、マイクロプロセッサ１２ａはステップ（６７
）からステップ（７４）の処理を実行する。まず、ステ
ップ（６７）では、適応制御の終了を指定するＭ５８コ
ードデータが送出されていないかをチェ７りする。

Ｍ５８のコードデータが出力されていない場合には、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
タを選択的に読出したファイルデータから読出しく６８
）　、この読出したサンプリングデータに正負の許容範
囲幅［ＪＲ，ＵＬを加減算して上限値ＵＬと下限値ＬＬ
を算出する（６９）。

この後、実際の加工負荷をＡＤ変換器１７の出力にて検
出しく７０）　、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を増減する（７１）〜（７
４）。これにより、第８図に示すように、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ＬＺ
Ｉ内になるように送り速度が制御される。

このようにして適応制御加工が行われ、Ｍ５８のコード
データが数値制御装置１０によって読出されてシーケン
スコントローラ１）を介してパーソナルコンピュータ１
２に入力されると、マイクロプロセッサ１２ａはこれを
ステップ（６７）で判別し、クロック停止処理を行うと
ともに（７５）、ＭＦＩＮを出力して（７６）　、ファ
イル名ＴＯＩＯ２３の記憶エリアのデータに基づく適応
制御を完了し、ステップ（６０）へ戻る。

この後、上記プログラムの後のブロックＮ１５０〜Ｎ１
６０に、プログラムされている２３番の工具を利用した
２番目の適応制御加ニブログラムが実行されると、この
プログラムでは使用工具を指定するＴコードとしてＴＯ
２０２３がプログラムされているため、サンプルデータ
としては、ファイル名がＴＯ２０２３の記憶エリアに記
憶されているものがステップ（６３）にて選択され、こ
のＴｏ　２０２３に記憶された負荷値データが順次読出
されて適応制御が実行される。

なお、上記実施例では、モデル加工時に２３番の工具を
用いて２つの加工個所をモデル加工して加工負荷をサン
プリングし、これを別々のファイルに登録するようにし
ていたが、同一の加工個所について加工条件を変更して
複数回モデル加工を行ない、ごの加工賃イ：ｒのサンプ
リングデータを別々のファイルに登録し、この内最適と
判断されるサンプリングデータを加工時にＴコードで選
択して適応制御を行うようにしてもよい。

〈発明の効果〉 以上述べたように本発明においては、同一の工具を使用
した加工でも、異なる加工個所もしくは工具なる加工条
件で行ったモデル加工時のサンプリングデータは異なる
サンプリングデータとして別個に記憶し、加工時には、
これを選択的に用いて適応制御を行うように構成したの
で、同一の工具を使用した加工を他の工具を用いた加工
を挟んで離散的に行う場合でも、その全てについてモデ
ル加工を行い、モデル加工時のサンプル負荷に応じた適
応制御加工を行うことができる。また、同一の加工個所
を加工条件を変更して複数回モデル加工して加工負荷を
サンプリングし１．その中で最適なサンプリングデータ
を選択して適応制御を行うことかできる。したがって、
本発明によれば適応制御のフレキシビリティ−を大幅に
向上できる利点がある。

【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８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図はモデル加工用
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６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７図は加
ニブログラムの一例を示すプログラムシートの図、第８
図は制御特性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・・・
Ａｒ）変換器、２０・・・工作機械。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （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使用工具と加工の種類を識別する
   ための情報を入力するデータ入力手段と、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前記入力手段
   にて入力された使用工具と加工の種類とに対応させて記
   憶手段に記憶させる負荷値記憶制御手段と、加工時にお
   いて数値制御データに基づいて加工に使用される工具と
   加工の種類を識別し使用工具と加工の種類に対応する負
   荷値データ群を前記記憶手段から選択する選択手段と、
   この選択手段によって選択された負荷値データ群から加
   工の進行状況に対応した負荷値を順次読出す目標負荷値
   読出手段と、前記加工負荷検出手段にて検出された加工
   負荷が前記目標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。