JPWO2017077607A1 - 数値制御装置 - Google Patents

Abstract

数値制御装置（１）は、ワーク（２１）を把持可能な主軸チャック（１１）が設置された主軸（２０）の回転動作の抑制を検知する主軸回転抑制検知部（１７ａ）と、主軸回転抑制検知部の検知結果に基づいてワークの把持を判定するワーク把持判定部（１８）と、主軸回転速度で主軸を回転させる主軸回転命令部（５ａ）と、主軸を回転する主軸モータの負荷イナーシャを主軸加減速動作より推定し、主軸回転速度の調整開始時の主軸モータの回転トルクが主軸チャックのチャック拘束トルクより小さくなるように、負荷イナーシャに基づいて主軸回転速度を試算し、試算した主軸回転速度を初期値として主軸を回転させ、主軸の回転動作の抑制を検知してワークの把持判定することを、主軸回転速度が遅くなるように変えながら繰り返させることにより、主軸回転抑制検知部が回転動作の抑制を検知可能な推奨パラメータとしての主軸回転速度を求める解析演算部をさらに備える。

Description

本発明は、ワーク把持用のチャックを有する工作機械の数値制御装置に関する。

ワーク把持用のチャックの開閉をタイマーにより推定する場合、不正確な確認を無くすために一般にタイマー時間を長めに設定する。このため、不要な時間が発生して生産性を落とすという問題があった。また、把持の確認用のカメラといった特別な機構または装置を設けると、把持確認が迅速かつ確実に行えるが、コストがかかることになる。

特許文献１は、チャックのワーク把持確認装置についての技術であり、特別な装置を設けずに主軸の駆動用のモータを、ワークの受渡しを行う時に回転、振動または移動させ、ワークの受け側のチャックが閉じると主軸駆動用モータは、回転抑制、振動抑制または移動抑制されることを検知することが記載されている。この検知により、受け側チャックはワークを把持したことを判定することができる。

特許第４６３５５８８号公報

しかしながら、上記従来の技術によれば把持確認という目的を遂げるために各動作の条件を機械仕様および使用環境ごとに逐次決定する必要がある。

特許文献１には、回転、振動または移動に関する動作条件の調整方法が示唆も記述もない。従って、ワークを把持により傷つけない最適なパラメータ設定値を効率よくユーザが決めることは困難である。また、手動調整した場合は、加工前の段取り時間に無駄な時間が発生することになり、生産性が低下するという問題点があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ワーク把持確認のための動作条件の自動調整が可能な数値制御装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、ワークを把持可能な主軸チャックが設置された主軸の回転動作の抑制を検知する主軸回転抑制検知部と、主軸回転抑制検知部の検知結果に基づいて、ワークの把持を判定するワーク把持判定部と、与えられた主軸回転速度で主軸を回転させる主軸回転命令部と、を備えることを特徴とする。本発明は、主軸を回転する主軸モータの負荷イナーシャを主軸加減速動作より推定し、主軸回転速度の調整開始時の主軸モータの回転トルクが主軸チャックのチャック拘束トルクより小さくなるように、負荷イナーシャに基づいて主軸回転速度を試算し、試算した主軸回転速度を初期値として、主軸回転命令部が主軸を回転させ、主軸の回転動作の抑制を主軸回転抑制検知部が検知してワーク把持判定部がワークの把持判定することを、主軸回転速度が遅くなるように変えながら繰り返させることにより、主軸回転抑制検知部が回転動作の抑制を検知可能な推奨パラメータとしての主軸回転速度を求める解析演算部をさらに備えることを特徴とする。

本発明にかかる数値制御装置は、ワーク把持確認のための動作条件の自動調整が可能になるという効果を奏する。

実施の形態１にかかる数値制御装置およびそれに制御される工作機械の構成を示す図 実施の形態１、２および３にかかる数値制御装置のハードウェア構成を示す図 実施の形態１にかかる調整処理命令部の詳細な構成を示すブロック図 実施の形態１におけるアンローディング時の各部の命令及び動作状態を示すタイムチャート 実施の形態１における主軸モータ電流変動とワーク把持確認との関係を示す図 実施の形態２にかかる数値制御装置およびそれに制御される工作機械の構成を示す図 実施の形態３にかかる表示処理部の詳細な構成を示すブロック図 実施の形態３にかかる表示部の表示の一例を示す図

以下に、本発明の実施の形態にかかる数値制御装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる数値制御装置１およびそれに制御される工作機械の構成を示す図である。

数値制御装置１に制御される工作機械の具体例は旋盤である。数値制御装置１は、さらにプログラマブルコントローラの機能を有していてもよい。

数値制御装置１の制御対象となる工作機械の主軸２０の先端に設置された主軸チャック１１は、主軸２０を回転駆動する主軸モータ１４ａによりベルトといった伝達機構１０ａを介して回転駆動される。主軸２０および主軸チャック１１は主軸モータ１４ａにより一体的に駆動される構成であり、この場合は共に主軸モータ１４ａにより回転駆動させられる。主軸チャック１１は、ワーク２１を把持する開閉可能な図示せぬチャック爪を有している。主軸チャック１１は、油圧シリンダといった主軸チャック開閉装置８により開閉される。ローダチャック１２は、ガントリー形式の図示せぬローダにより移動自在であって、ワーク２１を把持する開閉可能な図示せぬチャック爪を有している。ローダチャック１２の動作はローダチャック開閉移動装置９により制御される。ローダチャック開閉移動装置９は、シーケンス制御部６の指令に従ってローダを制御する装置であり、ローダチャック１２のチャック開閉動作機能および移動動作機能を有し、シーケンス制御部６の指令によりローダチャック１２を開閉させるとともに、移動させることができる。ドライブユニット１６は、数値制御装置１が実行する加工プログラムにおける主軸２０の駆動に関する命令により主軸モータ１４ａを駆動する。主軸モータ１４ａには、主軸モータ１４ａの位置を検出するパルスコーダといった主軸モータエンコーダ１５ａが設置されており、ドライブユニット１６により位置フィードバック制御が実行される。

数値制御装置１は、調整開始の命令を出力する調整処理切替部２と、初期パラメータを設定する初期パラメータ設定部３と、主軸回転命令部５ａを有する調整処理命令部４と、工作機械の各部への制御指令を与えるシーケンス制御部６と、主軸２０の回転動作といった動作が抑制されることを検知する主軸回転抑制検知部１７ａと、ワーク２１を把持しているか否かを判定するワーク把持判定部１８と、を備える。数値制御装置１には各種のデータをユーザに表示する表示部１９がさらに接続されている。

図２は、実施の形態１にかかる数値制御装置１のハードウェア構成を示す図である。数値制御装置１は、演算処理を行うＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）といった演算装置４１と、演算装置４１がワークエリアに用いるメモリ４２と、加工プログラムを記憶する記憶装置４３と、ユーザとの間の入力インタフェースである入力装置４４と、ユーザに情報を表示する表示装置４５と、工作機械との通信機能を有する通信装置４６と、を備える。図１に示した、調整処理切替部２、初期パラメータ設定部３、調整処理命令部４、シーケンス制御部６およびワーク把持判定部１８の機能は、演算装置４１がソフトウェアを実行することにより実現される。主軸回転抑制検知部１７ａの機能は、演算装置４１がソフトウェアを実行することにより実現されてもよいし、アナログ回路といった専用ハードウェアで実現されてもよい。図１に示した表示部１９は、表示装置４５により実現される。

記憶装置４３が記憶する調整過程中のパラメータにおけるシーケンス制御命令は、調整処理命令部４からシーケンス制御部６に転送され、シーケンス制御部６から工作機械の各部に対して制御指令が与えられる。シーケンス制御部６は、チャック開閉命令部７を有していて、主軸チャック１１を開閉させる主軸チャック開閉装置８は、チャック開閉命令部７の指令に従って開閉動作を行う。

主軸回転命令部５ａは、与えられた主軸回転速度で、主軸チャック１１をワーク２１の把持確認のために回転させる。主軸回転抑制検知部１７ａは、主軸チャック１１が回転している状態で、主軸チャック１１が閉じた時、即ちローディング時に、主軸モータ電流が急増して変動することにより、主軸チャック１１の回転動作が抑制されることを検知する。ワーク把持判定部１８は、主軸回転抑制検知部１７ａによる回転動作抑制の検知に基づいて、主軸チャック１１がワーク２１を把持したことを判定する。

図３は、実施の形態１にかかる調整処理命令部４の詳細な構成を示すブロック図である。調整処理命令部４は、上述した主軸回転命令部５ａに加えて、ローディング時またはアンローディング時のチャック閉命令を出力するチャック閉命令部４ａと、負荷トルク及び調整パラメータを演算する解析演算部４ｂと、表示設定インタフェースである表示処理部４ｃと、自動調整開始時の初期パラメータを保持する調整パラメータ設定部４ｄと、を備える。

調整処理切替部２からの調整開始の命令を受けた調整処理命令部４は、チャック閉命令部４ａにシーケンス制御部６にチャック閉命令を出力させ、それに続いて、主軸回転命令部５ａは、チャック回転命令をドライブユニット１６に指令する。主軸回転命令部５ａは、チャック閉命令に続いて与えられた主軸回転速度でチャック回転を指令する。主軸回転命令部５ａが指令するチャック回転命令は、微低速で回転させる命令であるが、トルク制限をかける命令をさらに含む命令としてもかまわない。

主軸回転抑制検知部１７ａは、主軸モータ１４ａのモータ電流の変化の検出により、主軸チャック１１の回転動作が抑制されることを検知する。主軸回転抑制検知部１７ａは、主軸モータ１４ａのモータ電流の変化をドライブユニット１６を介して検知してもよい。また、主軸回転抑制検知部１７ａは、ドライブユニット１６に設けられてもよい。また、主軸回転抑制検知部１７ａは、ドライブユニット１６と主軸モータ１４ａとの間に設けられてもよい。

主軸回転抑制検知部１７ａの出力する回転抑制の検知信号は、電流値といったアナログ信号であっても良く、また当該アナログ信号を予め定めた閾値で２値に判定した結果であるディジタル信号であっても良い。主軸回転抑制検知部１７ａの出力がアナログ信号の場合は、ワーク把持判定部１８において２値の信号に変換して把持しているか否かを判定する。

ローディング時の把持確認を行う場合、ワーク把持判定部１８は、チャック開閉命令部７より主軸チャック１１へのチャック閉命令が出力された状態で、主軸回転抑制検知部１７ａより回転抑制の検知信号を受けることで、主軸チャック１１がワーク２１を把持したと判定する。また、ワーク把持判定部１８は、ワーク２１を把持したと判定したときに、主軸回転命令部５ａによる主軸チャック１１の回転を停止させる。

ローディング時は、主軸チャック１１が開いている状態で、主軸回転命令部５ａが主軸チャック１１を低速で回転させる。この回転状態で、ローダチャック１２が主軸チャック１１へワーク２１を搬送する。この搬送されたワーク２１を、主軸チャック１１が閉じて把持する。この把持により、ワーク２１は主軸チャック１１とローダチャック１２との両方で掴まれた状態となる。このため、主軸チャック１１の回転動作が抑制される。この回転動作が抑制されることを、主軸回転抑制検知部１７ａが、主軸モータ１４ａの電流値が増大したことなどから検知する。主軸回転抑制検知部１７ａが回転抑制を検知すると、ワーク把持判定部１８は、主軸チャック１１がワーク２１を把持したと判定する。判定後は、主軸回転命令部５ａに主軸モータ１４ａを停止させる。以上のように、主軸チャック１１の回転動作の抑制を検出することで、主軸チャック１１によるワーク２１の把持確認を行う。

アンローディング時は、主軸チャック１１が閉じた状態で、主軸回転命令部５ａが主軸チャック１１を回転させる。この回転している状態で、主軸チャック１１のワーク２１を把持可能な位置へローダチャック１２が移動してくる。ローダチャック１２が閉じてワーク２１を把持すると、ワーク２１は、主軸チャック１１とローダチャック１２との両方で掴まれた状態となるため、主軸チャック１１の回転動作が抑制される。この回転動作が抑制されることを主軸回転抑制検知部１７ａが検知する。主軸回転抑制検知部１７ａが回転抑制を検知すると、ワーク把持判定部１８は、ローダチャック１２がワーク２１を把持したと判定する。

実施の形態１にかかる数値制御装置１においては、主軸モータ１４ａから先に取り付けられた主軸２０、主軸チャック１１、ベルトといった伝達機構１０ａ、主軸チャック開閉装置８およびワーク２１といった全ての負荷量である負荷イナーシャを主軸加減速動作より解析演算部４ｂが推定する。主軸回転速度の調整開始時の主軸モータ１４ａの回転トルクが、物理的に決定されている主軸チャック１１およびローダチャック１２それぞれのチャック拘束トルクより小さくなるような主軸回転速度を負荷イナーシャに基づいて解析演算部４ｂが演算により試算する。この試算した主軸回転速度を初期パラメータ、即ち初期値として、ワーク把持状態を判定できるまで主軸回転速度を予め定めた調整量だけ小さくなるように変えながらモータ電流変化の検知を繰り返す自動調整を解析演算部４ｂは実行する。解析演算部４ｂは、ワーク２１の把持による主軸モータ１４ａのモータ電流の変化の検出が主軸回転抑制検知部１７ａにより不可能となるまで、即ち主軸回転抑制検知部１７ａの検知限界までこの繰り返しを行う。解析演算部４ｂは、主軸回転抑制検知部１７ａにより検知が不可能となる主軸回転速度の値の１つ前の主軸回転速度の値を推奨パラメータとする。これにより、解析演算部４ｂは、主軸回転抑制検知部１７ａが回転動作の抑制を検知可能な推奨パラメータとしての主軸回転速度を得る。

実施の形態１にかかる数値制御装置１によれば、自動調整前の初期パラメータ決め、主軸チャック１１へのワーク２１のローディング時の自動調整およびアンローディング時の自動調整はそれぞれ次のように行われる。

最初に、ローダチャック１２が主軸チャック１１へワーク２１を搬送すると共に主軸チャック１１が閉じることでワーク２１を把持する。この時、初期パラメータ設定部３が設定する定格回転速度に基づいて、調整処理命令部４は、主軸チャック１１を一定回転速度、具体的には、１分当たり１０００回転で加減速回転させる回転命令を出力するよう指示される。これにより、解析演算部４ｂは、主軸モータ１４ａの軸端に掛かる負荷量である負荷イナーシャを主軸モータ１４ａ単体とのイナーシャ比として推定した結果を得ることができる。そして、物理的に予め決定されている主軸チャック１１およびローダチャック１２それぞれのチャック拘束力であるＦ１１およびＦ１３と、チャック径φにより得られる主軸チャック１１およびローダチャック１２それぞれのチャック拘束トルクＪ１１およびＪ１３と、により、チャック拘束トルクＪ１１およびＪ１３より小さい回転トルクになるような伝達機構１０ａを考慮した主軸回転速度を試算し、この試算された主軸回転速度を自動調整開始時の初期パラメータとして調整パラメータ設定部４ｄへ設定する。

ローディング時は、調整処理切替部２が有効とされ、調整開始の命令を出力することで自動調整モードとなる。主軸チャック１１が開いている状態で、調整処理切替部２が調整パラメータ設定部４ｄから初期パラメータとして設定されている主軸回転速度を読み出し、主軸回転命令部５ａが主軸２０および主軸チャック１１をその主軸回転速度で回転させる。この回転している状態で、ローダチャック１２が主軸チャック１１へワーク２１を搬送する。

この搬送されたワーク２１を主軸チャック１１が閉じることで把持する。この把持により、ワーク２１は主軸チャック１１とローダチャック１２との両方で掴まれた状態となるため、主軸チャック１１の回転動作が抑制される。この回転動作が抑制されることを主軸回転抑制検知部１７ａが検知する。主軸回転抑制検知部１７ａが回転抑制を検知すると、ワーク把持判定部１８は主軸チャック１１がワーク２１を把持したと判定する。この判定を受け取った解析演算部４ｂは、予め定めた調整量だけ減らした主軸回転速度での主軸２０への回転要求を主軸回転命令部５ａに指令する。主軸回転命令部５ａは、解析演算部４ｂに指示された主軸回転速度で、主軸２０を回転させる。解析演算部４ｂは、この一連の動作を主軸回転抑制検知部１７ａの検知限界まで繰り返して、主軸チャック１１がワーク２１を把持したとワーク把持判定部１８が判定できるローディング時の推奨パラメータとしての主軸回転速度を得る。

アンローディング時も、調整処理切替部２が有効とされ、調整開始の命令を出力することで自動調整モードとなる。主軸チャック１１が閉じた状態で、主軸回転命令部５ａが主軸チャック１１を調整パラメータ設定部４ｄに保持されている初期パラメータとして設定された主軸回転速度で回転させる。この回転している状態で、主軸チャック１１が把持しているワーク２１を把持することが可能な位置へローダチャック１２が移動する。ローダチャック１２が閉じると、ワーク２１は主軸チャック１１とローダチャック１２との両方で掴まれた状態となるため、主軸チャック１１の回転動作が抑制される。この回転動作が抑制されることを主軸回転抑制検知部１７ａが検知する。主軸回転抑制検知部１７ａが回転抑制を検知すると、ワーク把持判定部１８はローダチャック１２がワーク２１を把持したと判定する。この判定を受け取った解析演算部４ｂは、予め定めた調整量だけ減らした主軸回転速度での主軸２０への回転要求を主軸回転命令部５ａに指令する。主軸回転命令部５ａは、解析演算部４ｂに指示された主軸回転速度で、主軸２０を回転させる。解析演算部４ｂは、この一連の動作を主軸回転抑制検知部１７ａの検知限界まで繰り返して、ローダチャック１２がワーク２１を把持したとワーク把持判定部１８が判定できるアンローディング時の推奨パラメータとしての主軸回転速度を得る。

図４は、実施の形態１におけるアンローディング時の各部の命令および動作状態を示すタイムチャートである。図５は、実施の形態１における主軸モータ電流変動とワーク把持確認との関係を示す図である。図４は、主軸回転命令（Ａ）、主軸回転速度（Ｂ）、主軸モータ電流（Ｃ）、ワーク把持確認信号（Ｄ）、ローダチャック閉指令（Ｅ）、ローダチャック閉動作（Ｆ）、主軸チャック開指令（Ｇ）及び主軸チャック開動作（Ｈ）、それぞれの時間変化を示している。図４において、横軸は時間である。図５は、図４の太線で囲った部分を拡大した図である。

主軸回転命令部５ａが、図４の主軸回転命令（Ａ）を出力すると、応答時間を経て主軸２０が回転を開始する。この様子が、応答時間を経てからの主軸回転速度（Ｂ）の立ち上がりに示される。その後、チャック閉命令部４ａによりローダチャック閉指令（Ｅ）がオンにされるとタイムラグを経てローダチャック閉動作（Ｆ）が開始される。ローダチャック閉動作（Ｆ）が完了するには動作開始から実動作時間が必要となる。ローダチャック１２が閉じると、主軸モータ１４ａへの外乱負荷が増える。これにより主軸モータ１４ａのモータ電流である主軸モータ電流（Ｃ）が急増する。即ち、ワーク２１の両端が把持されると、主軸２０の回転が抑制されトルクが増大し、主軸モータ電流（Ｃ）も増大する。主軸回転抑制検知部１７ａは、主軸モータ電流（Ｃ）をモニターしておりこの変化を検知して、ワーク把持判定部１８に伝える。図５に示すように、この主軸モータ電流（Ｃ）の値が設定したトルク制限値電流より大きくなったときに、ワーク把持判定部１８はワーク２１が把持されたと判定してワーク把持確認信号（Ｄ）をオンとする。ワーク把持確認信号（Ｄ）がオンになると、主軸チャック開指令（Ｇ）がオンになり、主軸チャック開動作（Ｈ）が行われる。主軸チャック開動作（Ｈ）により主軸モータ電流（Ｃ）は減少して急増前の値に戻る。そして、主軸モータ電流（Ｃ）の値がトルク制限値電流より小さくなると、ワーク把持判定部１８はワーク把持確認信号（Ｄ）をオフにする。

以上説明したように実施の形態１にかかる数値制御装置１によれば、主軸チャック１１および主軸２０の回転動作の抑制を検出して主軸チャック１１およびローダチャック１２の把持確認を繰り返し行い、主軸回転抑制検知部１７ａが検知可能な範囲で出来るだけ小さい主軸回転速度を推奨パラメータとして採用する。

実施の形態１にかかる数値制御装置１は、異なる機械仕様に対し、主軸チャック１１の回転動作においてワーク把持状態を検知してパラメータを調整する学習機構を備えているので、ワーク２１の把持確認に適したパラメータを簡単に自動調整することができる。従って、把持によってワーク２１に傷が生じることを回避するのに適した推奨パラメータを自動調整により得ることができる。これにより、段取り時間を短縮できるので、作業効率の改善と生産性の向上が可能となる。

実施の形態２．
図６は、本発明の実施の形態２にかかる数値制御装置１’およびそれに制御される工作機械の構成を示す図である。

実施の形態２にかかる数値制御装置１’においては、図１の数値制御装置１における主軸回転命令部５ａが主軸移動命令部５ｂに、主軸回転抑制検知部１７ａが主軸移動抑制検知部１７ｂにそれぞれ置き換わっている。

実施の形態２においては、主軸２０および主軸チャック１１は、主軸２０を移動駆動するサーボモータ１４ｂによりボールネジ１０ｂを介して直線移動するように駆動される。主軸２０および主軸チャック１１はサーボモータ１４ｂにより一体的に駆動される構成であり、この場合は共にサーボモータ１４ｂにより直線移動させられる。サーボモータ１４ｂには、サーボモータ１４ｂの位置を検出するパルスコーダといったサーボモータエンコーダ１５ｂが設置されており、ドライブユニット１６により位置フィードバック制御が実行される。主軸チャック１１、主軸チャック開閉装置８、ローダチャック開閉移動装置９およびローダチャック１２は図１と同じであり、実施の形態１と同様に動作する。

実施の形態２にかかる数値制御装置１’のハードウェア構成を示す図は図２と同様である。実施の形態２にかかる調整処理命令部４の詳細な構成を示すブロック図は、図３の主軸回転命令部５ａを主軸移動命令部５ｂに、主軸回転抑制検知部１７ａを主軸移動抑制検知部１７ｂに置き換えたものになっている。実施の形態２におけるアンローディング時の各部の命令及び動作状態を示すタイムチャートは図４と同様であり、実施の形態２における主軸モータ電流変動とワーク把持確認との関係を示す図は図５と同様である。従って、実施の形態１と同じ部分の説明は省略し、実施の形態１とは異なる部分について以下に説明する。

主軸移動命令部５ｂは、ドライブユニット１６を介して主軸２０および主軸チャック１１をワーク２１の把持確認のために移動させる。主軸移動抑制検知部１７ｂは、主軸チャック１１が移動している状態で、主軸チャック１１またはローダチャック１２が閉じた時に、主軸チャック１１の移動動作が抑制されることを検知する。ワーク把持判定部１８は、主軸移動抑制検知部１７ｂによる移動動作の抑制の検知に基づいて、主軸チャック１１またはローダチャック１２がワーク２１を把持したと判定する。

主軸移動命令部５ｂは、与えられた主軸移動速度での主軸２０および主軸チャック１１の移動を指令する。主軸移動命令部５ｂが指令するチャック移動命令は、微低速で移動させる命令であるが、トルク制限をかける命令をさらに含む命令としてもかまわない。

主軸移動抑制検知部１７ｂは、サーボモータ１４ｂのモータ電流の変化の検出により、主軸チャック１１の移動動作が抑制されること、即ち主軸移動の抑制を検知する。

主軸移動抑制検知部１７ｂの出力する移動抑制の検知信号は、電流値といったアナログ信号であっても良く、また当該アナログ信号を予め定めた閾値で２値に判定した結果であるディジタル信号であっても良い。主軸移動抑制検知部１７ｂの出力がアナログ信号の場合は、ワーク把持判定部１８により２値の信号に変換して把持しているか否かを判定する。

ローディング時の把持確認を行う場合、ワーク把持判定部１８は、チャック開閉命令部７より主軸チャック１１へのチャック閉命令が出力された状態で、主軸移動抑制検知部１７ｂより移動抑制の検知信号を受けることで、主軸チャック１１がワーク２１を把持したと判定する。また、ワーク把持判定部１８は、ワーク２１を把持したと判定したときに、主軸移動命令部５ｂによる主軸チャック１１の移動を停止させる。

アンローディング時においてローダチャック１２の把持確認を行わせる場合、主軸移動命令部５ｂは、判定用チャック移動命令に基づいて、チャック移動を指示する。主軸移動命令部５ｂは、アンローディングを行う際のチャック閉命令によりローダチャック１２が閉じる時に主軸チャック１１を移動させる。また、主軸移動抑制検知部１７ｂは、主軸チャック１１からワーク２１を受け取るローダチャック１２が閉じた時に、チャックの移動動作が抑制されることを検知する。ワーク把持判定部１８は、主軸移動抑制検知部１７ｂによる移動動作抑制の検知により、ローダチャック１２がワーク２１を把持したと判定する。

以上のように、主軸チャック１１とローダチャック１２との間におけるワーク２１の受渡し前に、主軸チャック１１を移動させて、主軸チャック１１およびローダチャック１２によりワーク２１が両掴みとなった状態で移動が抑制されることを主軸移動抑制検知部１７ｂが検知し、ワーク把持判定部１８によりワーク２１の把持が確認される。

実施の形態２にかかる数値制御装置１’においては、サーボモータ１４ｂから先に取り付けられた主軸２０、主軸チャック１１、ボールネジ１０ｂ、主軸チャック開閉装置８およびワーク２１といった全ての負荷量である負荷イナーシャを主軸加減速動作より解析演算部４ｂが推定する。主軸移動速度の調整開始時の主軸チャック１１を移動させるサーボモータ１４ｂの移動トルクが、物理的に決定されている主軸チャック１１およびローダチャック１２それぞれのチャック拘束トルクより小さくなるようなサーボモータ１４ｂの回転速度、即ち主軸移動速度を負荷イナーシャに基づいて解析演算部４ｂが演算により試算する。この試算された回転速度を初期パラメータ、即ち初期値として、ワーク把持判定部１８がワーク把持状態を判定できるまでサーボモータ１４ｂの回転速度を少しずつ小さくなるように変えながら主軸移動命令部５ｂが主軸２０および主軸チャック１１を移動させ、モータ電流変化の検知を繰り返す自動調整を解析演算部４ｂは実行する。言い換えると、試算した主軸移動速度を初期パラメータ、即ち初期値として、ワーク把持状態を判定できるまで主軸移動速度を徐々に遅くなるように予め定めた調整量だけ変えながらモータ電流変化による移動動作の抑制の検知を主軸移動抑制検知部１７ｂの検知限界まで繰り返す自動調整を解析演算部４ｂは実行する。解析演算部４ｂは、主軸移動抑制検知部１７ｂにより検知が不可能となる主軸移動速度の値の１つ前の主軸移動速度の値を推奨パラメータとする。これにより、解析演算部４ｂは、主軸移動抑制検知部１７ｂが移動動作の抑制を検知可能な推奨パラメータとしての主軸移動速度を得る。

以上説明したように、実施の形態２にかかる数値制御装置１’によれば、主軸チャック１１および主軸２０の移動動作の抑制を検出して主軸チャック１１およびローダチャック１２の把持確認を主軸移動抑制検知部１７ｂの検知限界まで繰り返し行い、推奨パラメータとしての主軸移動速度を得る。

実施の形態２にかかる数値制御装置１’は、異なる機械仕様に対し、主軸チャック１１の移動動作においてワーク把持状態を検知してパラメータを調整する学習機構を備えているので、ワーク２１の把持確認に適したパラメータを簡単に自動調整することができる。従って、把持によってワーク２１に傷が生じることを回避するのに適した推奨パラメータを自動調整により得ることができる。これにより、段取り時間を短縮できるので、作業効率の改善と生産性の向上が可能となる。

なお、実施の形態１および２のいずれにおいても、ローディング時におけるワーク２１の把持判定におけるパラメータの自動調整およびアンローディング時におけるワーク２１の把持判定におけるパラメータの自動調整の両方を行うようにしても良いが、いずれか片方のみのパラメータの自動調整を行うものとしてもかまわない。

実施の形態３．
本発明の実施の形態３にかかる数値制御装置およびそれに制御される工作機械の構成を示す図は図１または図６と同様であり、実施の形態３にかかる数値制御装置１のハードウェア構成を示す図は図２と同様であり、実施の形態３にかかる調整処理命令部４の詳細な構成を示すブロック図は図３と同様である。実施の形態３では、実施の形態１および２の処理を例とした表示処理部４ｃの動作を説明する。

図７は、実施の形態３にかかる表示処理部４ｃの詳細な構成を示すブロック図である。図８は、実施の形態３にかかる表示部１９の表示の一例を示す図である。図７に示すように、表示処理部４ｃは、解析演算部４ｂ、調整パラメータ設定部４ｄおよび表示部１９に接続されている。表示処理部４ｃは、解析演算部４ｂからデータを取得する解析演算データ取得部４ｅと、データを管理して表示部１９に出力するデータ管理部４ｇと、パラメータを微調整するパラメータ微調整部４ｆと、を備える。

図８に示す表示部１９は、データ管理部４ｇから出力された主軸関連データ、ワーク把持検知信号データおよび受渡し時間を取得時間と共に表示するデータ表示区１９ａと、実施の形態１から３で自動調整された結果のパラメータである推奨パラメータを左側に表示して、右側でユーザによる調整を受け付けるパラメータ微調整区１９ｂと、を備える。主軸関連データは、解析演算部４ｂから取得した、主軸回転速度および主軸移動速度といった調整パラメータ、負荷トルク、駆動源電流といったデータである。推奨パラメータは、主軸関連データのパラメータである。図８は、実施の形態１の処理の結果の表示例を示しており、推奨パラメータは主軸回転速度である。この場合、表示部１９は、データ管理部４ｇから出力された主軸回転関連データおよびワーク把持検知信号データをデータ表示区１９ａに表示し、自動調整された主軸回転速度をパラメータ微調整区１９ｂの左側に推奨パラメータとして表示する。

表示処理部４ｃおよびその構成要素の機能と、表示部１９の機能とは、以下では主として実施の形態１の場合を具体例として説明するが、実施の形態２の場合もパラメータを置き換えれば同様な機能となる。

解析演算データ取得部４ｅは、解析演算部４ｂからワーク２１の把持が検知できるまでに繰り返し演算に使用された主軸関連データ、ワーク２１の把持検知信号データおよび受渡し時間といったデータを時系列に取得する。実施の形態１の場合、主軸関連データは、主軸回転関連データである。従って、解析演算データ取得部４ｅは、主軸回転速度、主軸負荷トルク、主軸モータ電流値、ワーク２１の把持検知信号データおよび受渡し時間といったデータを解析演算部４ｂから取得する。

データ管理部４ｇは、解析演算データ取得部４ｅが取得した主軸関連データ、ワーク把持検知信号データおよび受渡し時間といったデータを取得時刻と関連付けて管理するとともに、当該データを表示部１９に出力してデータ表示区１９ａに表示させる。即ち、自動調整の履歴データが表示される。さらに、データ管理部４ｇは、実施の形態１から３で自動調整の結果のパラメータである推奨パラメータをパラメータ微調整区１９ｂに表示させる。実施の形態１の場合、自動調整の結果である推奨パラメータは主軸回転速度である。

パラメータ微調整部４ｆは、パラメータ微調整区１９ｂの左側に表示された推奨パラメータに基づいてユーザが微調整した値を最終調整パラメータとして、図３に示す調整パラメータ設定部４ｄに出力する。図８の場合、ユーザは、推奨パラメータである主軸回転速度１００ｒｐｍに基づいて微調整し、パラメータ微調整部４ｆは、微調整された主軸回転速度５００ｒｐｍを調整パラメータ設定部４ｄに出力する。

ユーザは、パラメータ微調整区１９ｂにおいて、上記のように推奨パラメータを参考にして、サイクルタイム重視とワーク表面品位重視との用途に応じてパラメータを調整する。サイクルタイム重視とは、受渡し時間といったサイクルタイムの短縮を目的とすることである。ワーク表面品位重視とは、ワーク表面の傷付き防止を目的とすることであり、チャック動作の調整パラメータで判断が可能である。

また、ユーザは、データ表示区１９ａに表示された各種データを参考にしながら、パラメータ微調整区１９ｂに表示された推奨パラメータである主軸回転速度を微調整する。図８の場合、調整途中の調整パラメータである８００ｒｐｍ、６４０ｒｐｍ、…といった主軸回転速度を参考にして目的に応じて主軸回転速度を微調整することができる。この微調整において、ユーザは、実施の形態１から３における自動調整における予め定めた調整量より小さい量を単位として微調整が可能である。

実施の形態１の場合、データ管理部４ｇは、調整された主軸回転速度をパラメータ微調整区１９ｂに表示し、ユーザは表示された主軸回転速度に基づいて主軸回転速度を微調整する。実施の形態２の場合、データ管理部４ｇは、調整された主軸移動速度をパラメータ微調整区１９ｂに表示し、ユーザは表示された主軸移動速度に基づいて主軸移動速度を微調整する。

パラメータ微調整部４ｆは、パラメータ微調整区１９ｂに表示された推奨パラメータをユーザが微調整するインタフェースである。微調整したパラメータ値は最終調整値として図３に示す調整パラメータ設定部４ｄに出力して採用させる。実施の形態１の場合、パラメータ微調整部４ｆは、微調整された主軸回転速度を最終調整パラメータとして図３に示す調整パラメータ設定部４ｄに出力して採用させる。

以上説明したように、表示処理部４ｃは、回転速度、移動速度、負荷トルク、駆動源電流といった主軸関連データ、２値のワーク把持検知信号データおよび受渡し時間を解析演算部４ｂから取得し、該取得したデータを表示部１９に出力するデータ管理機能を備える。これにより自動調整によって得られたパラメータをユーザが微調整することが可能になり、ユーザの選択肢を広げることができる。

また、調整パラメータの推奨値である推奨パラメータおよび自動調整の履歴データが表示されるので、ユーザはこれらを参考にして用途に応じてパラメータの微調整をすることができる。従って、サイクルタイムの短縮またはワーク表面の傷付き防止という効果が得られる。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１ 数値制御装置、２ 調整処理切替部、３ 初期パラメータ設定部、４ 調整処理命令部、４ａ チャック閉命令部、４ｂ 解析演算部、４ｃ 表示処理部、４ｄ 調整パラメータ設定部、４ｅ 解析演算データ取得部、４ｆ パラメータ微調整部、４ｇ データ管理部、５ａ 主軸回転命令部、５ｂ 主軸移動命令部、６ シーケンス制御部、７ チャック開閉命令部、８ 主軸チャック開閉装置、９ ローダチャック開閉移動装置、１０ａ 伝達機構、１０ｂ ボールネジ、１１ 主軸チャック、１２ ローダチャック、１４ａ 主軸モータ、１４ｂ サーボモータ、１５ａ 主軸モータエンコーダ、１５ｂ サーボモータエンコーダ、１６ ドライブユニット、１７ａ 主軸回転抑制検知部、１７ｂ 主軸移動抑制検知部、１８ ワーク把持判定部、１９ 表示部、１９ａ データ表示区、１９ｂ パラメータ微調整区、２０ 主軸、２１ ワーク、４１ 演算装置、４２ メモリ、４３ 記憶装置、４４ 入力装置、４５表示装置、４６ 通信装置。

Claims (3)

1. ワークを把持可能な主軸チャックが設置された主軸の回転動作の抑制を検知する主軸回転抑制検知部と、
   前記主軸回転抑制検知部の検知結果に基づいて、前記ワークの把持を判定するワーク把持判定部と、
   与えられた主軸回転速度で前記主軸を回転させる主軸回転命令部と、
   前記主軸を回転する主軸モータの負荷イナーシャを主軸加減速動作より推定し、主軸回転速度の調整開始時の前記主軸モータの回転トルクが前記主軸チャックのチャック拘束トルクより小さくなるように、前記負荷イナーシャに基づいて前記主軸回転速度を試算し、試算した前記主軸回転速度を初期値として、前記主軸回転命令部が前記主軸を回転させ、前記主軸の回転動作の抑制を前記主軸回転抑制検知部が検知して前記ワーク把持判定部が前記ワークの把持判定することを、前記主軸回転速度が遅くなるように変えながら繰り返させることにより、前記主軸回転抑制検知部が回転動作の抑制を検知可能な推奨パラメータとしての前記主軸回転速度を求める解析演算部と、
   を備える
   ことを特徴とする数値制御装置。
2. ワークを把持可能な主軸チャックが設置された主軸の移動動作の抑制を検知する主軸移動抑制検知部と、
   前記主軸移動抑制検知部の検知結果に基づいて、前記ワークの把持を判定するワーク把持判定部と、
   与えられた主軸移動速度で前記主軸を移動させる主軸移動命令部と、
   前記主軸を移動する主軸モータの負荷イナーシャを主軸加減速動作より推定し、主軸移動速度の調整開始時の前記主軸モータの移動トルクが前記主軸チャックのチャック拘束トルクより小さくなるように、前記負荷イナーシャに基づいて前記主軸移動速度を試算し、試算した前記主軸移動速度を初期値として、前記主軸移動命令部が前記主軸を移動させ、前記主軸の移動動作の抑制を前記主軸移動抑制検知部が検知して前記ワーク把持判定部が前記ワークの把持判定することを、前記主軸移動速度が遅くなるように変えながら繰り返させることにより、前記主軸移動抑制検知部が移動動作の抑制を検知可能な推奨パラメータとしての前記主軸移動速度を求める解析演算部と、
   を備える
   ことを特徴とする数値制御装置。
3. 前記解析演算部から取得した主軸関連データを表示するデータ表示区と、前記推奨パラメータを表示し、ユーザが前記推奨パラメータを微調整することが可能なパラメータ微調整区と、を有する表示部をさらに備える
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の数値制御装置。

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