JPS62292347A - 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が
目標負荷値に近づくように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〉 かかる適応制御装置には、目標負荷を設定し加工中にお
ける加工負荷が目標負荷に近づくように送り速度を変更
して加工時間の短縮を図る、所謂負荷一定制御方式があ
り、このような負荷一定制御方式では目標負荷を正しく
設定することが重要である。

目標負荷を正確に設定する一つの方式として、実際の加
工に使用する工具を用いてモデル加工を行い、このモデ
ル加工中の加工負荷をサンプリングして、このサンプリ
ングした加工負荷の平均値を目標負荷とすることが考え
られる。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、この方式においては、実際の加工に使用
する工具のそれぞれについて、モデル加工を行う必要が
あるため、使用工具が多い場合には目標負荷の設定に多
大な時間が必要となり、作業性が悪い問題があった。

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、
基準、工具を用いたモデル加工時に前記加工負荷検出手
段Ａの出力をサンプリングしこれに基づいて標準加工負
荷を導出する標準加工負荷導出手段Ｂと、前記基準工具
と類似の工具を用いた実加工時における加工条件を設定
する加工条件設定手段Ｃと、前記標準加工負荷導出手段
Ｂにて導出された標準加工負荷と前記加工条件設定手段
Ｃにて設定された実加工時の加工条件とに基づき目標負
荷を演算する目標負荷演算手段りと、実加工時において
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
目標負荷演算手段りによって演算された目標負荷となる
ように送り速度を増減する送り速度制御手段Ｅとを設け
たことを特徴とするものであ、る。

く作用〉 モデル加工は基準工具についてのみ行い、このモデル加
工時における加工負荷が加工負荷検出手段Ａにて検出さ
れ、標準加工負荷導出手段Ｂはこの検出された加工負荷
に基づいて標準加工負荷を導出する。

実加工時においては、目標負荷演算手段りが作用し、加
工条件設定手段Ｃにて設定された実加工時における加工
条件とモデル加工時に導出した基準加工負荷とに基づき
、目標負荷を演算する。そして、送り速度制御手段Ｅは
、この演算された目標負荷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
が演算された目標負荷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）が囲路のインク
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、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、囲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、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１２ａ、ク
ロック信号発生回路１２　ｂ、ＲＯＭＩ　２　ｃＳＲＡ
ＭＩ　２　ｄ、固定ディスク１２ｅ１インターフエース
１２ｆ、１２ｇ。

１２ｈによっ主に構成され、インクフェース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（ｆ））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、ＣＤＦ２・・・と
基準工具に関する標準データファイル５ＤＦＩ、５ＤＦ
２・・・と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（ｂｌに示すように、ファイル
名、目標負荷値ＬＴ、上側許容範囲幅ＵＲ１下側許容範
囲幅ＬＲが記憶されるようになっている。また、標準デ
ータファイル５ＤＦＩ、５ＤＦ２・・・には上記のデー
タの他、後述する補正係数αのデータも記憶するように
なっている。なお、ファイル名は、Ｔとこれ続く５桁の
数字から構成されており、この上位３桁の数字は使用工
具番号を表わし、“−”に続く２桁の数字は後述する標
準工具の種類を表している。

次にパーソナルコンピュータ１２の動作について説明す
る。なお、説明を簡単にするため、ドリル加工を例にし
て説明するが、フライス加工、中ぐり加工等にも通用で
きるのは勿論である。

１、基準工具の加工負荷サンプリング 上記構成の工作機械の適応制御装置において、目標負荷
の設定を行う場合、まず最初に、基準となる工具を決め
、この基準となる工具について、データファイルの作成
と加工負荷のサンプリングの処理を行う。データファイ
ルの作成を行う場合、作業者はＣＲＴ表示装置１３に表
示された第４図（ａｌのメニューに従い、初期設定処理
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５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５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５桁の工具番号を
キー人力するとこれを読込み（３０）　、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
のデータの入力を両面上で指示し、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）〜（３３）。例えば、１０番の工具を基準工
具とする場合、０１０−０１を入力してファイル名がＴ
Ｏ１０−０１のファイルを形成し、この後、上述した初
期データを入力する。なお“−”に続く０１は１本目の
基準工具であることを表す。

作業者は、上記のデータ入力を行った後、ＣＲＴ表示装
置１３に表示されたメニューに従い、第５図（ｂ）に示
す基準工具サンプリングの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５図（ｂｌの画面を表示して加工条
件データを入力させる（４０）。

作業者はこの画面の表示に従い、工具番号、ドリル径、
主軸回転速度、標準送り速度のデータを入力し、マイク
ロプロセッサ１２ａはこれらのデータをメモリ内に一時
記憶する。

上記のようにして加工条件の入力が完了すると基準工具
である１０番の工具を用いてモデル加工を行い、加工負
荷をサンプリングする。

すなわち、第６図に示すように、基準工具である１０番
の工具を用いてモデル加工を行う数値制御プログラムを
数値制御装置１０に読込ませて起動する。

なお、第６図の数値制御プログラムはステップ（４０）
において入力した加工条件と同じ加工条件で加工が行わ
れるようにプログラムされている。

第６図の数値制御プログラムに基づき加工が開始され、
加工負荷ＭＬがしきい値ＬＳを越えるため、これがステ
ン、プ（４１）で検出されてステノア”（４２）へ移行
し、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。

り発生回路１２ｂにセットし、クロック信号発生回路１
２ｂにサンプリングクロックを出力させる（４２）。そ
してこのクロック信号発生回路１２ｂからクロック信号
が発生される度に、ＡＤ変換器１７の出力を加工負荷と
して読込み、内部メモリに記憶する（４５）。

このようにしてモデル加工が行われ、モデル加工が完了
して加工負荷ＭＬがしきい値ＬＳを下回るとステップ（
４６）、へ移行し、サンプリングクロックを停止する（
４６）。そしてこの後、マイクロプロセッサ１２ａはス
テップ（４７）へ移行し、サンプリングした加工負荷の
平均値を標亭加工負荷ＳＴ、として演算する（４７）。

一方、ステ、プ（４８）において、下記（１）式を用い
て理論的な目標負荷ＴＬを演算する。なお（１）式にお
いて、Ｎは主軸回転速度、Ｆは送り速度、Ｍは工作物材
質係数、Ｄはドリル径、Ｃ１〜Ｃ４は定数である。

ＴＬ＝ＣＩ　　（Ｃ２・Ｎ＋Ｃ３・Ｆ）・Ｍ−Ｄ２＋Ｃ
４・・・（１） そして、加工負荷の平均値から求めた標準加工負荷ＳＬ
と計算によって求めた理論目標負荷ＴＬとの比を補正係
数αとして下記（２）式によって算出する（４９）。

α＝ＳＬ／ＴＬ・・・（２） この後、上記の演算によろて求めた標準加工負荷ＳＬ、
補正係数αをＴｏ　１０−０１のファイルに記憶させ、
基準工具サンプリングの処理を完了する。

２、目標負荷設定時の動作 基準工具のサンプリングによって得られたデータを基に
類似の工具、例えば基準工具に対してｉ蚤だけが異なる
ドリルを利用して適応制御加工を行う場合の目標負荷の
設定は次のようにして行う。

まず、この類似の工具の番号を０２３とすると、前記し
た第５図（ａｌに示す処理の実行により、Ｔ０２３−０
１というファイル名でファイルを作成し、これにサンプ
リング間隔等のデータを書込む。なお、ファイル名の下
２桁の“０１”は、前記した第１番目の基準工具のデー
タを利用して目標負荷の設定を行うことを表す。

ファイルの作成が完了すると、作業者はメニューの選択
により、第５図ｆｅ）に示す目標負荷設定処理をマイク
ロプロセッサ１２ａに実行させる。

この処理が実行されると、まず第４図（ｂ）に示す画面
を表示して、加工条件データを入力させる（５５）。

作業者はこの画面の表示に従い、２３番の工具に関して
工具番号、ドリル径、主軸同転速度、標準送り速度のデ
ータを入力し、マイクロプロセッサ１２ａはこれらのデ
ータをメモリ内に一時記憶する。

そして、この後、この入力された加工条件のデータに基
づき、前記（１）式を用いて理論上の目標負荷ＴＬを演
算するとともに（５６）、この演算された理論目標負荷
ＴＬにファイルＴｏ　１０−０１に記憶されている補正
係数αを乗じて実目標負荷ＬＯを演算する（５７）。こ
の後、これらのデータをＴＯ３２−０１のファイルに書
込む（５８）。

これにより、モデル加工時のサンプリングによって得ら
れた標準加工負荷を基にして目標負荷が設定されたこと
になり、サンプリングを行わなくても、目標負荷を最適
な値に設定できる。

３、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７図のプログラムを実行させ、数値制御装置１０に
は第８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コードをシー
ケンスコントローラ１）から入力し、上位３桁がＴコー
ドと同じファイルＴＯ３２−０１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１０
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ックする。

Ｍ２Ｏのコードデータが出力されていない場合には、Ｔ
Ｏ３２−０１のファイルから目標負荷値ＬＯのデータを
読出すとともに（６Ｂ）、この読出した目標負荷値１．
０　　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、この上下附値内に入るようにオ
ーバライド値を増減する（７１）〜（７４）。

このようにして適応制御加工が行われ、Ｍ２Ｏ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。

そして、プログラムの完了を表わすＭコードデータがマ
イクロプロセッサ１２ａに出力されると適応制御の処理
を完了する。

上記実施例では、基準工具を用いたモデル加工時にサン
プリングした加工負荷の平均値を標準加工負荷ｓ　ｒ−
とじ、これと理論目標負荷ＴＬとの比を補正係数αとし
て算出し、類似工具の理論目標負荷ＴＩ、にこの補正係
数αを乗じて、類似工具の目標負荷ＬＯを算出していた
。

しかしながら、標準工具を用いたモデル加工の条件と類
似工具を用いた実加工の条件との相違から補正係数βを
算出し、標準工具のサンプリングで得られた標準加工負
荷ＳＬにこの補正係数βを乗じて類似工具の目標負荷Ｌ
Ｏを算出するようにしてもよい。

また、本発明は、負荷一定制御だけでなく、モデル加工
時にサンプリングした加工負荷に追従するように加工時
の送りを変更する負荷追従形の適応制御にも応用できる
のは勿論である。

〈発明の効果〉 以上述べたように本発明においては、基準となる工具に
ついてのみモデル加工を行って標準加工負荷を検出し、
この標準工具と類似する工具については、加工条件だけ
を入力することで目標負荷を最適な値に正確に設定する
ことができる。

したがって、類似する工具のそれぞれについてモデル加
工を行わなくても、目標負荷を正確に設定でき、作業性
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↑、σ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ＣＴＲ表示装置１３の表示画面を示す図、
第５図は第２図におけるマイクロプロセッサ１２ａの目
標負荷設定時における動作を示すフローチャート、第６
図はモデル加ニブログラムを示すプログラムシートの図
、第７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８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、２ｏ・・・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が目標
   負荷値に近づくように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、基準工具を用いたモデル加工時に前
   記加工負荷検出手段の出力をサンプリングしこれに基づ
   いて標準加工負荷を導出する標準加工負荷導出手段と、
   前記基準工具と類似の工具を用いた実加工時における加
   工条件を設定する加工条件設定手段と、前記標準加工負
   荷導出手段にて導出された標準加工負荷と前記加工条件
   設定手段にて設定された実加工時の加工条件とに基づき
   目標負荷を演算する目標負荷演算手段と、実加工時にお
   いて前記加工負荷検出手段にて検出された加工負荷が前
   記目標負荷演算手段によって演算された目標負荷となる
   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。