KR20010082624A

KR20010082624A - 공작기계 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR20010082624A
Application number: KR1020010007240A
Authority: KR
Inventors: 엔도노부유키; 쿠리하라시게유키
Original assignee: 가스야 쇼조; 스타 세이미츠 가부시키가이샤
Priority date: 2000-02-16
Filing date: 2001-02-14
Publication date: 2001-08-30
Also published as: EP1126343A3; EP1126343A2; JP2001228909A; US6487944B2; US20010013267A1

Abstract

고정밀도의 나사를 가공하는 경우에는, 제어 유닛부(중앙 연산 유닛)는, 제 1 위치 데이터 연산 프로그램을 사용하여, 주축 회전용 모터의 소정 회전각도마다 에 있어서의 피가공물의 이동 위치 및 공구의 이동 위치를 확정한다. 그리고, 제어 유닛부는, 확정한 피가공물 및 공구의 이동 위치를 제 1 위치 데이터 테이블 메모리에 기억하고, 소정 회전각도마다 피가공물 위치 지령신호 및 공구 위치 지령신호로서 피가공물 이송 제어회로 및 공구 이송 제어회로에 출력한다. 저정밀도의 나사를 가공하는 경우에는, 제어 유닛부는, 제 2 위치 데이터 연산 프로그램을 사용하여, 소정 시간 간격마다에 있어서의 피가공물(2)의 이동 위치 및 공구(3)의 이동 위치를 확정한다. 그리고, 제어 유닛부는, 확정한 피가공물 및 공구의 이동 위치를 제 2 위치 데이터 테이블 메모리에 기억하고, 소정 시간 간격마다, 피가공물 위치 지령 신호 및 공구 위치 지령 신호로서 피가공물 이송 제어회로 및 공구 이송 제어회로에 출력한다.

Description

공작기계 및 그 제어방법{Machine tool and method for controlling the same}

발명의 분야

본 발명은 피가공물을 소정의 축을 중심으로 하여 회전시키는 동시에, 피가공물 및 피가공물을 가공하는 공구중 적어도 어느 한쪽을 이동시키고, 피가공물을 원하는 형상으로 가공하는 공작기계와, 그 제어방법에 관한 것이다.

관련 배경 기술

종래부터, 이러한 종류의 공작기계로서 수치 제어 장치를 탑재한 것이 알려져 있고, 고속 절삭에 적합한 구성인 것이나, 고정밀도 가공에 적합한 구성인 것 등이 있다. 고속 절삭에 적합한 구성의 공작기계에 있어서는, 피가공물을 고정밀도 가공하는 경우에 비하여 고속으로 회전시키고, 공구의 상대 이동 속도를 빠르게 하여 가공을 행하고 있다. 이 때문에, 가공 시에 생기는 절삭저항의 증대 및 변동에 의해, 피가공물의 회전속도는 변동하기 쉽고, 또한 공구에 휘어짐 등이 생기기 때문에, 피가공물의 가공 정밀도는 저하하는 경향에 있다.

한편, 고정밀도 가공에 적합한 구성의 공작기계에 있어서는, 고속 절삭 시와는 반대로, 피가공물의 회전속도를 느리게 하는 것에 의해 가공 시에 생기는 절삭저항의 영향을 억제하고, 피가공물의 회전속도와 공구의 상대 이동 속도를 정밀도 좋게 동기시켜, 피가공물과 공구의 위치맞춤을 엄밀하게 행하도록 하고 있다. 이 때문에, 고정밀도 가공에 적합한 구성의 공작기계에서는, 가공속도 등의 가공 효율을 높이는 데에는 한계가 있으며, 가공 효율은 수치 제어 장치의 능력에 의존하게 된다.

예를 들면, 피가공물에 나사를 가공하는 경우, 나사의 1회전에 의해 나사가 1 리드만 진행하도록 나사산의 형상을 형성하지 않으면 안되어, 나사의 가공에는 가공 정밀도가 요구된다. 따라서, 통상, 나사를 가공하는 공작기계에 있어서는, 피가공물의 회전속도를 예를 들면 1500rpm 정도로 회전속도를 느리게 하여, 나사의 가공이 고가공정밀도로 행할 수 있도록 구성되어 있다. 또한, 나사는, 일본공업규격(JIS)으로써, 치수허용차 및 공차 등의 가공 정밀도에 기초하여, 1급, 2급, 3급과 같은 등급이 정해지고 있다.

나사 부품의 중에는, 나무 나사(wood screw)와 같이, 고가공 정밀도가 요구되지 않는 것도 존재한다. 예를 들면 나무 나사를 대량 생산하는 경우에는, 상술한 바와 같이 나사를 가공하는 공작기계가 고정밀도 가공에 적합하도록 구성되어 있기 때문에, 가공속도를 빠르게 할 수 없으며, 생산성을 높일 수 없다. 또한, 생산성을 높이기 위해서, 고속 절삭에 적합한 구성의 공작기계를 사용하여 나무 나사를 가공하는 것도 생각되지만, 고속 절삭에 적합한 구성의 공작기계에서는, 나무나사 이외의 고가공 정밀도가 요구되는 나사를 가공하는 것은 불가능하다.

본 발명은 상술한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 고속의 가공 및 고정밀도의 가공을 행할 수 있고, 생산성을 향상시킬 수 있는 공작기계 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 공작기계의 구성을 도시하는 블록도.

도 2a는 본 발명에 따른 공작기계에 있어서의, 피가공물의 가공 동작의 일 예를 설명하기 위한 도면이고, 가공전의 피가공물의 형상을 도시하는 도면.

도 2b는 본 발명에 따른 공작기계에 있어서의, 피가공물의 가공동작의 일 예를 설명하기 위한 도면이고, 가공 후의 피가공물의 형상을 도시하는 도면.

도 3은 본 발명에 따른 공작기계에 있어서의, 피가공물 및 공구의 이동 위치의 확정 처리 동작을 설명하기 위한 플로우 챠트.

도 4는 본 발명에 따른 공작기계에 있어서의, 주축 회전 속도 지령 신호의 출력 처리 동작을 설명하기 위한 플로우 챠트.

도 5는 본 발명에 따른 공작기계에 있어서의, 공구 위치 지령 신호 및 피가공물 위치 지령 신호의 출력 처리 동작을 설명하기 위한 플로우 챠트.

도 6은 본 발명에 따른 공작기계에 있어서의, 피가공물의 가공 궤적을 도시하는 선도.

도 7은 본 발명에 따른 공작기계에 있어서의, 피가공물의 가공 궤적을 도시하는 선도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 공작기계 2: 피가공물

3 : 공구 4 : 나사부

11 : 주축 회전용 모터 12 : 구동회로

13 : 회전 제어회로 14 : 펄스 인코더

본 발명에 따른 공작기계는, 피가공물을 소정의 축을 중심으로 하여 회전시키는 동시에, 피가공물 및 피가공물을 가공하는 공구중 적어도 어느 한쪽을 이동시켜, 피가공물을 원하는 형상으로 가공하는 공작기계로서, 소정의 축에 있어서의 소정 회전각도마다, 펄스 신호를 발생시키는 펄스 신호 발생 수단과, 소정 회전각도에 있어서의, 피가공물 및 공구중 적어도 어느 한쪽의 이동 위치를 확정하는 제 1 이동 위치 확정 수단과, 피가공물 및 공구중 적어도 어느 한쪽의 이동 위치가 제 1 이동 위치 확정 수단에 의해 확정된 피가공물 및 공구중 적어도 어느 한쪽의 이동 위치로 되도록, 펄스 신호 발생 수단에서 발생한 펄스 신호에 대응시켜 피가공물 및 공구중 적어도 어느 한쪽의 이동을 제어하는 제 1 이동 제어 수단과, 소정 시간 간격마다 분할 타이밍 신호를 발생하는 분할 타이밍 신호 발생 수단과, 소정 시간 간격마다에 있어서의, 피가공물 및 공구중 적어도 어느 한쪽의 이동 위치를 확정하는 제 2 이동 위치 확정 수단과, 피가공물 및 공구중 적어도 어느 한쪽의 이동 위치가 제 2 이동 위치 확정 수단에 의해 확정된 피가공물 및 공구중 적어도 어느 한쪽의 이동 위치로 되도록, 분할 타이밍 신호 발생 수단에서 발생한 분할 타이밍 신호에 대응시켜 피가공물 및 공구중 적어도 어느 한쪽의 이동을 제어하는 제 2 이동 제어 수단과, 제 1 이동 제어 수단과 제 2 이동 제어 수단의 어느 것에 의해, 피가공물 및 공구중 적어도 어느 한쪽의 이동을 제어하는지를 선택하는 제어 선택 수단을 구비한 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명에 따른 공작기계에서는, 제어 선택 수단이 제 1 이동 제어 수단에 의한 제어를 선택한 경우에는, 제 1 이동 제어 수단이, 제 1 이동 위치 확정 수단에 의해 확정된 피가공물 및 공구중 적어도 어느 한쪽의 이동 위치로 되도록, 펄스 신호 발생 수단에서 발생한 펄스 신호에 대응시켜 피가공물 및 공구중 적어도 어느 한쪽의 이동을 제어한다. 이로써, 피가공물 및 공구중 적어도 어느 한쪽의 이동 위치가, 피가공물의 소정의 축을 중심으로 한 회전에 대하여 동기한 상태로 제어되게 된다. 이 결과, 피가공물의 소정의 축이 돌아가는 회전속도에 변동이 생긴 경우에 있어서도, 피가공물과 공구의 위치맞춤을 엄밀하게 행할 수 있고, 고정밀도의 가공을 행할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 공작기계에서는, 제어 선택 수단이 제 2 이동 제어 수단에 의한 제어를 선택한 경우에는, 제 2 이동 제어 수단이, 제 2 이동 위치 확정 수단에 의해 확정된 피가공물 및 공구중 적어도 어느 한쪽의 이동 위치로 되도록, 분할 타이밍 신호 발생 수단에서 발생한 분할 타이밍 신호에 대응시켜 피가공물 및 공구중 적어도 어느 한쪽의 이동을 제어한다. 이로써, 피가공물 및 공구중 적어도 어느 한쪽의 이동 위치가, 피가공물의 소정의 축을 중심으로 한 회전에 대하여 비동기인 상태로 제어하게 된다. 이 결과, 고정밀도의 가공은 행할 수 없지만, 피가공물의 소정의 축이 돌아가는 회전속도를 빠르게 한 경우에 있어서도, 회전속도에 대응한 가공정밀도로 피가공물의 가공이 가능해진다. 또한, 제어 선택 수단이 제 2 이동 제어 수단에 의한 제어를 선택한 경우에는, 피가공물의 소정의 축이 돌아가는 회전속도를 빠르게 하는 것이 가능해져, 고속의 가공을 행할 수 있고, 가공효율을 높일 수 있다.

이상의 사실로부터, 본 발명에 따른 공작기계에 의하면, 1개의 공작기계에 있어서 고속의 가공 및 고정밀도의 가공을 행할 수 있고, 생산성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 공작기계에 있어서는, 제어 선택 수단은, 피가공물의 소정의 가공조건에 기초하여, 제 1 이동 제어 수단과 제 2 이동 제어 수단의 어느 하나를 선택하는 것을 특징으로 하여도 좋다. 이로써, 피가공물 및 공구중 적어도 어느 한쪽의 이동이, 피가공물의 가공조건에 대하여 최적으로 제어할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 공작기계에 있어서는, 피가공물의 소정의 가공조건은, 나사 형상의 가공을 행할 때의 나사의 가공 정밀도인 것을 특징으로 하여도 좋다. 이로써, 나사를 가공할 때에 요구되는 품질에 맞는 가공을 효율 좋게 행할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 공작기계에 있어서는, 펄스 신호 발생 수단에서 발생한 펄스 신호의 발생회수를 카운트하는 카운트 수단을 더 구비하고, 제어 선택 수단은, 카운트 수단에서 카운트된 펄스 신호의 발생회수가 소정치에 도달하였을 때에, 제 1 이동 제어 수단과 제 2 이동 제어 수단 중 한쪽으로부터 다른쪽으로 바꾸는 것을 특징으로 하여도 좋다. 이로써, 피가공물의 가공형상의 도중부분이여도, 이동 제어 수단의 전환이 가능해진다. 이 결과, 예를들면 피가공물의 일부에 고가공 정밀도가 요구되는 부분이 존재하는 경우에 있어서도, 제 1 이동 제어 수단에 의한 제어를 선택하여 바꾸는 것에 의해, 고가공 정밀도의 가공을 행할 수 있다. 또한, 고가공 정밀도가 요구되는 부분 이외의 부분에 있어서는, 제 2 이동 제어 수단에 의한 제어를 선택하여 바꾸는 것에 의해, 가공 효율이 높은 가공을 행할 수 있다. 이상의 사실로부터, 그 일부에 가공 정밀도가 다른 부분이 존재하는 피가공물을 가공하는 경우에 있어서도, 요구되는 품질에 맞추어서 피가공물을 효율 좋게 가공할 수 있다.

본 발명에 따른 공작기계의 제어방법은, 피가공물을 소정의 축을 중심으로 하여 회전시키는 동시에, 피가공물 및 피가공물을 가공하는 공구중 적어도 어느 한쪽을 이동시켜, 피가공물을 원하는 형상으로 가공하는 공작기계의 제어방법으로서, 공작기계는, 소정의 축에 있어서의 소정 회전각도마다, 펄스 신호를 발생시키는 펄스 신호 발생 수단과, 소정 회전각도에 있어서의, 피가공물 및 공구중 적어도 어느 한쪽의 이동 위치를 확정하는 제 1 이동 위치 확정 수단과, 피가공물 및 공구중 적어도 어느 한쪽의 이동 위치가 제 1 이동 위치 확정 수단에 의해 확정된 피가공물 및 공구중 적어도 어느 한쪽의 이동 위치로 되도록, 펄스 신호 발생 수단에서 발생한 펄스 신호에 대응시켜 피가공물 및 공구중 적어도 어느 한쪽의 이동을 제어하는 제 1 이동 제어 수단과, 소정 시간 간격마다 분할 타이밍 신호를 발생하는 분할 타이밍 신호 발생 수단과, 소정 시간 간격마다에 있어서의, 피가공물 및 공구중 적어도 어느 한쪽의 이동 위치를 확정하는 제 2 이동 위치 확정 수단과, 피가공물 및 공구중 적어도 어느 한쪽의 이동 위치가 제 2 이동 위치 확정 수단에 의해 확정된 피가공물 및 공구중 적어도 어느 한쪽의 이동 위치로 되도록, 분할 타이밍 신호 발생 수단에서 발생한 분할 타이밍 신호에 대응시켜 피가공물 및 공구중 적어도 어느 한쪽의 이동을 제어하는 제 2 이동 제어 수단을 구비하고 있고, 피가공물을 고가공정밀도로 가공할 때에는 제 1 이동 제어 수단을 선택하는 한편, 피가공물을 저가공정밀도로 가공할 때에는 제 2 이동 제어 수단을 선택하여, 피가공물을 고가공정밀도로 가공할 때에는, 피가공물의 소정의 축이 돌아가는 회전속도를 느리게 하는 한편, 피가공물을 저가공정밀도로 가공할 때에는, 피가공물을 고가공정밀도로 가공할 때에 비하여, 피가공물의 소정의 축이 돌아가는 회전속도를 빠르게 하는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명에 따른 공작기계의 제어방법에서는, 피가공물을 고가공정밀도로 가공할 때는, 피가공물의 소정의 축이 돌아가는 회전속도가 느리게 되는 한편, 제 1 이동 제어 수단에 의한 제어가 선택된다. 그리고, 이 제 1 이동 제어 수단에 의해, 제 1 이동 위치 확정 수단에 의해 확정된 피가공물 및 공구중 적어도 어느 한쪽의 이동 위치로 되도록, 펄스 신호 발생 수단에서 발생한 펄스 신호에 대응시켜 피가공물 및 공구중 적어도 어느 한쪽의 이동이 제어된다. 이로써, 피가공물 및 공구중 적어도 어느 한쪽의 이동 위치가, 피가공물의 소정의 축을 중심으로 한 회전에 대하여 동기한 상태로 제어되게 된다. 이 결과, 피가공물의 소정의 축이 돌아가는 회전속도에 변동이 생긴 경우에 있어서도, 피가공물과 공구의 위치맞춤을엄밀하게 행할 수 있고, 고정밀도의 가공을 행할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 공작기계의 제어방법에서는, 피가공물을 저가공정밀도로 가공할 때에는 제 2 이동 제어 수단에 의한 제어가 선택된다. 그리고, 이 제 2 이동 제어 수단에 의해, 제 2 이동 위치 확정 수단에 의해 확정된 피가공물 및 공구중 적어도 어느 한쪽의 이동 위치로 되도록, 분할 타이밍 신호 발생 수단에서 발생한 분할 타이밍 신호에 대응시켜 피가공물 및 공구중 적어도 어느 한쪽의 이동이 제어된다. 이로써, 피가공물 및 공구중 적어도 어느 한쪽의 이동 위치가 피가공물의 소정의 축을 중심으로 한 회전에 대하여 비동기의 상태로 제어되게 된다. 이 결과, 고정밀도의 가공은 행할 수 없지만, 회전속도에 대응한 가공정밀도로 피가공물의 가공이 가능해진다. 더욱, 피가공물을 저가공정밀도로 가공할 때에는, 피가공물을 고가공정밀도로 가공할 때에 비하여, 피가공물의 소정의 축이 돌아가는 회전속도가 빠르게 되기 때문에, 고속의 가공을 행할 수 있고, 가공 효율을 높일 수 있다.

이상의 사실로부터, 본 발명에 따른 공작기계의 제어방법에 의하면, 하나의 공작기계에 있어서 고속의 가공 및 고정밀도의 가공을 행할 수 있고, 생산성을 향상할 수 있다.

본 발명은 이하의 상세한 설명 및 첨부 도면에 의해 더욱 충분하게 이해 가능해진다.

이들은, 단지 예시를 위해 제시하는 것이며, 본 발명을 한정하는 것으로 생각해서는 안 된다.

본 발명의 응용범위는, 이하의 상세한 설명으로부터 더욱 분명하게 될 것이다. 그러나, 상세한 설명 및 특정한 사례는 본 발명의 적합한 실시예를 나타내는 것이기는 하지만, 예시를 위해서만 제시하는 것이며, 본 발명의 사상 및 범위에 있어서의 여러가지 변형 및 개량은 상세한 설명으로부터 당업자에는 자명한 것은 분명하다.

이하, 도면을 참조하면서 본 발명에 의한 공작기계 및 그 제어장치의 적합한 실시예에 대해서 상세하게 설명한다. 본 실시예는, 본 발명을 막대형의 피가공물에 나사 형상의 가공을 행하는 나사 절삭(thread cutting) 가공의 예를 도시하고 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공작기계의 구성을 도시하는 블록도이다. 도 1에 있어서, 공작기계(1)는, 주축 회전용 모터(11), 공구 이동용 모터(21), 피가공물 이동용 모터(31) 및 이들의 모터(11, 21, 31)의 구동을 제어하기 위한 제어 유닛부(41)를 가지고 있다.

주축 회전용 모터(11)는, 피가공물이 보유 가능하게 구성된 주축(도시하지 않음)을 회전 구동한다. 이 주축 회전용 모터(11)는, 구동회로(12) 및 주축 회전 제어회로(13) 등을 통하여 제어 유닛부(41)에 접속되어 있다. 또한, 주축 회전용 모터(11)에는, 주축 회전용 모터(11)의 회전을 검지하기 위한 펄스 인코더(14)가 설치되어 있다. 이 펄스 인코더(14)의 출력은, 제어 유닛부(41) 및 속도 신호 생성회로(15)에 접속되어 있다. 펄스 인코더(14)로부터 출력되는 회전 검출 신호는, 제어 유닛부(41) 및 속도 신호 생성회로(15)에 입력된다. 펄스 인코더(14)는, 주축 회전용 모터(11: 주축)의 회전에 동기하여 회전 검출 신호를 발생하고, 제어 유닛부(41) 및 속도 신호 생성회로(15)에 출력한다.

속도 신호 생성회로(15)는, 펄스 인코더(14)로부터 출력되는 회전 검출 신호를 주축 회전용 모터(11; 주축)의 회전속도를 나타내는 주축 회전 속도 신호로 변환한다. 속도 신호 생성회로(15)의 출력은, 주축 회전 제어회로(13)에 접속되어 있다. 변환된 주축 회전 속도 신호는, 주축 회전 제어회로(13)에 입력된다.

주축 회전 제어회로(13)는, 후술하는 제어 유닛부(41)로부터 출력되는 주축 회전 속도 지령 신호와, 주축 회전 제어회로(13)로부터 출력되는 주축 회전 속도 신호를 비교하여, 그 차에 따른 제어신호를 생성한다. 주축 회전 제어회로(13)에서 생성된 제어신호는, 구동회로(12)에 출력된다.

구동회로(12)는, 주축 회전 제어회로(13)로부터 출력된 제어신호에 기초하여, 주축 회전용 모터(11; 주축)의 회전속도가 후술하는 주축 회전 속도 지령치가 되도록 주축 회전용 모터(11)로의 공급전력을 제어한다. 이들 구동회로(12), 주축 회전 제어회로(13), 및 속도 신호 생성회로(15)는, 주축 회전용 모터(11; 주축)의 회전속도의 피드백 제어계를 구성하고 있다.

공구 이동용 모터(21)는, 피가공물을 가공하기 위한 공구를, 예를 들면 주축 회전용 모터(11; 주축)의 회전 중심축(소정의 축)에 대하여 직교하는 방향(X축 방향)으로 이동시킨다. 이 공구 이동용 모터(21)는, 구동회로(22) 및 공구 이송 제어회로(23)를 통하여 제어 유닛부(41)에 접속되어 있다. 또한, 공구 이동용 모터(21)에는, 공구 이동용 모터(21)의 회전을 검출하는 펄스 인코더(24)가 설치되어 있다. 이 펄스 인코더(24)의 출력은 공구 이송 제어회로(23)에 접속되어 있다. 펄스 인코더(24)의 회전 검출 신호는, 공구 이송 제어회로(23)에 입력된다. 펄스 인코더(24)는, 공구 이동용 모터(21)의 소정 회전각도마다 회전 위치 신호를 발생하고, 공구 이송 제어회로(23)에 출력한다.

공구 이송 제어회로(23)는, 펄스 인코더(24)로부터 출력된 회전 위치 신호에 기초하여 실제의 공구의 이동 위치를 인식한다. 그리고, 공구 이송 제어회로(23)는, 인식한 실제의 공구의 이동 위치와 후술하는 제어 유닛부(41)로부터 출력되는 공구 위치 지령 신호를 비교하여, 이 비교결과에 기초하여 공구 구동 신호를 생성한다. 공구 이송 제어회로(23)에서 생성된 공구 구동 신호는, 구동회로(22)에 출력된다. 구동회로(22)는, 공구 이송 제어회로(23)로부터 출력된 공구 구동 신호에 기초하여 공구 이동용 모터(21)로의 공급전력을 제어한다. 이들, 구동회로(22) 및 공구 이송 제어회로(23)는, 공구의 이동 위치의 피드백 제어계를 구성하고 있다.

피가공물 이동용 모터(31)는, 피가공물을, 예를 들면 주축 회전용 모터(11; 주축)의 회전 중심축에 대하여 평행한 방향(Z축 방향)으로 이동시킨다. 이 피가공물 이동용 모터(31)는, 구동회로(32) 및 피가공물 이송 제어회로(33)를 통하여 제어 유닛부(41)에 접속되어 있다. 또한, 피가공물 이동용 모터(31)에는, 피가공물 이동용 모터(31)의 회전을 검출하는 펄스 인코더(34)가 설치되어 있다. 이 펄스 인코더(34)의 출력은 피가공물 이송 제어회로(33)에 접속되어 있다. 펄스 인코더(34)의 회전 검출 신호는, 피가공물 이송 제어회로(33)에 입력된다. 펄스 인코더(34)는, 피가공물 이동용 모터(31)의 소정 회전각도마다 회전 검출 신호를발생하여, 피가공물 이송 제어회로(33)에 출력한다.

피가공물 이송 제어회로(33)는, 펄스 인코더(34)로부터 출력된 회전 검출 신호에 기초하여 실제의 피가공물의 이동 위치를 인식한다. 그리고, 피가공물 이송 제어회로(33)는, 인식한 실제의 피가공물의 이동 위치와 후술하는 제어 유닛부(41)로부터 출력되는 피가공물 위치 지령 신호를 비교하고, 이 비교결과에 기초하여 피가공물 구동신호를 생성한다. 피가공물 이송 제어회로(33)에서 생성된 피가공물 구동신호는, 구동회로(32)에 출력된다. 구동회로(32)는, 소정 회전각도마다로 부터 출력된 피가공물 구동신호에 기초하여 피가공물 이동용 모터(31)로의 공급전력을 제어한다. 이들, 구동회로(32) 및 피가공물 이송 제어회로(33)는, 피가공물의 이동 위치의 피드백 제어계를 구성하고 있다.

도 2a는, 공작기계(1)에 있어서의, 피가공물(2)의 가공(절삭 가공) 동작의 일 예를 설명하기 위한 도면이고, 가공전의 피가공물(2)의 형상을 도시하고 있다. 막대형의 피가공물(2)은, 도 2a에 도시하는 바와 같이, 주축 회전용 모터(11)에 의해 주축 회전용 모터(11; 주축)의 회전 중심축 1회전(도 2a중 화살표(A) 방향)으로 회전한다. 또한, 피가공물(2)은, 피가공물 이동용 모터(31)에 의해 주축 회전용 모터(11)의 회전 중심축(1)과 평행한 방향(도 2a 중 화살표(C) 방향)으로 이동하게된다. 공구(3)는, 공구 이동용 모터(21)에 의해 주축 회전용 모터(11)의 회전 중심축(1)과 직교하는 방향(도 2a중 화살표(B) 방향)으로 이동하게 되며, 피가공물(2)을 원하는 형상으로 가공한다. 본 실시예에 있어서는, 도 2b에 도시하는 바와 같이, 막대형의 피가공물(2)의 일부에 나사부(4), 예를 들면 외경이 2mm,피치가 0.25mm, 나사산 수가 6인 나사부(4)를 가공한다. 또한, 도 2a에 있어서는, 화살표(B) 방향이 상술한 X축 방향으로 되고, 화살표(C) 방향이 상술한 Z축 방향으로 된다.

다시, 도 1을 참조한다. 제어 유닛부(41)는, 중앙 연산 유닛(42), 펄스 신호 발생 수단으로서의 펄스 신호 발생 회로(43), 클록 신호 발생 회로(44), 분할 타이밍 신호 발생 수단으로서의 분할 타이밍 신호 발생 회로(45), ROM(46), RAM(47) 등을 가지고 있다. 여기서, 중앙 연산 유닛(42)은, 제어 유닛부(41) 전체의 신호처리 등을 담당하는 연산부이고, 제 1 이동 위치 확정 수단, 제 2 이동 위치 확정 수단, 제 1 이동 제어 수단, 제 2 이동 제어 수단, 제어 선택 수단, 및 카운트 수단으로서 기능한다.

펄스 신호 발생 회로(43)는, 펄스 인코더(14)에 접속되어 있을 때, 펄스 인코더(14)로부터 출력된 회전 검출 신호는, 인터페이스 등을 통하여 펄스 신호 발생 회로(43)에 입력된다. 펄스 신호 발생 회로(43)는, 이 입력된 회전 검출 신호에 기초하여, 소정 회전각도마다 펄스 신호를 발생하도록 구성되어 있다. 또한, 펄스 신호 발생 회로(43)는, 중앙 연산 유닛(42)에도 접속되어 있다. 펄스 신호 발생 회로(43)는, 소정 회전각도마다 발생하는 펄스 신호를 중앙 연산 유닛(42)에 출력한다. 본 실시예에 있어서, 펄스 신호 발생 회로(43)는, 주축 회전용 모터(11; 주축)가 1 회전하는 동안에, 주축 회전용 모터(11; 주축)에 동기하여 등간격으로 4096개의 펄스 신호가 출력되도록 구성되어 있다.

클록 신호 발생 회로(44)는, 중앙 연산 유닛(42)으로부터 출력되는 소정의지령신호를 받아, 소정의 주기, 예를들면 1 밀리초 주기의 클록 신호를 생성하여 출력한다. 클록 신호 발생 회로(44)에서 생성된 클록 신호는, 분할 타이밍 신호 발생 회로(45)에 출력된다. 분할 타이밍 신호 발생 회로(45)는, 클록 신호 발생 회로(44)로부터 출력된 클록 신호의 발생회수를 카운트한다. 분할 타이밍 신호 발생 회로(45)는, 카운트의 결과 예를들면 4 밀리초 경과할 때마다 분할 타이밍 신호를 생성하여 중앙 연산 유닛(42)에 출력한다. 이로써, 분할 타이밍 신호 발생 회로(45)는, 4 밀리초 주기의 분할 타이밍 신호를 중앙 연산 유닛(42)에 출력하게 된다. 또한, 클록 신호 및 분할 타이밍 신호의 주기는 상술한 수치에 한정되지 않고, 중앙 연산 유닛(42)의 처리능력, 펄스 인코더(24, 34)의 분해능, 각 모터(11, 21, 31)의 성능 등을 고려하여 적절하게 설정 가능하다.

ROM(46)은, 각종 처리 프로그램을 기억하는 기억부로서, 그 일부에는, 제 1 위치 데이터 연산 프로그램(46a)과 제 2 위치 데이터 연산 프로그램(46b)이 기억되어 있다. 제 1 위치 데이터 연산 프로그램(46a)은, 나사 절삭 가공을 행할 때의, 주축 회전용 모터(11; 주축)의 소정 회전 각도마다(본 실시예에 있어서는, 360/4096도마다)에 있어서의 피가공물(2)의 이동 위치 및 공구(3)의 이동 위치를 확정하기 위한 연산 프로그램이다. 제 2 위치 데이터 연산 프로그램(46b)은, 나사절삭 가공을 행할 때의, 소정 시간 간격마다(본 실시예에 있어서는, 4 밀리초마다)에 있어서의 피가공물(2)의 이동 위치 및 공구(3)의 이동 위치를 확정하기 위한 연산 프로그램이다.

RAM(47)은 중앙 연산 유닛(42)에 있어서의 각종 연산의 결과를 판독 가능하게 일시적으로 기억하도록 구성되어 있고, 그 일부에, 제 1 위치 데이터 테이블 메모리(47a)와 제 2 위치 데이터 테이블 메모리(47b)가 설치되어 있다. 제 1 위치 데이터 테이블 메모리(47a)는, 제 1 위치 데이터 연산 프로그램(46a)을 사용하는 것에 의해 확정된, 주축 회전용 모터(11; 주축)의 회전각도의 360/4096도마다에 있어서의 피가공물(2)의 이동 위치 및 공구(3)의 이동 위치를 피가공물(2)의 위치 데이터 및 공구(3)의 위치 데이터로서 기억하도록 구성되어 있다. 제 2 위치 데이터 테이블 메모리(47b)는, 제 2 위치 데이터 연산 프로그램(46b)을 사용하는 것에 의해 확정된, 4 밀리초마다에 있어서의 피가공물(2)의 이동 위치 및 공구(3)의 이동 위치를 피가공물(2)의 위치 데이터 및 공구(3)의 위치 데이터로서 기억하도록 구성되어 있다.

데이터 입력부(51)는, 도 1에 도시되는 바와 같이, 가공 형상 데이터, 가공조건 등의 피가공물(2)의 가공에 관한 각종 데이터를 입력하기 위한 것으로, 데이터 입력부(51)에 입력된 데이터는, 중앙 연산 유닛(42)에 보내진다. 데이터 입력부(51)는, 가공조건으로서, 정밀도, 피가공물(2)의 재질, 나사 절삭 등의 가공 모드 등에 관한 데이터를 입력할 수 있도록 구성되어 있다. 정밀도에 관한 데이터로서, 나사 절삭 가공의 경우에는, 등급(1급 내지 3급)을 입력하도록 하여도 좋고, 또한, 크기 허용차 및 공차 등의 수치를 입력하도록 하여도 좋다. 본 실시예에 있어서는, 등급(1급 내지 3급)이 입력되도록 되어 있다.

또한, 중앙 연산 유닛(42)은, ROM(46)내에 기억된 프로그램에 기초하여, 펄스 신호 발생 회로(43)로부터 출력된 펄스 신호의 발생회수의 카운트하고, 카운트결과에 기초하여 주축 회전용 모터(11; 주축)의 누적 회전수를 산출한다.

다음에, 도 3에 기초하여, 중앙 연산 유닛(42; 제어 유닛부(41))에 있어서의 공구(3) 및 피가공물(2)의 이동 위치를 확정하는 처리동작을 설명한다.

중앙 연산 유닛(42)은, 우선, 데이터 입력부(51)에 입력된 데이터를 판독하고, S101에서, 입력된 가공 모드가 나사 절삭 가공인지의 여부를 판단한다. 입력된 가공 모드가 나사 절삭 가공인 경우에는(S101에서 「Yes」), S103으로 진행한다. 입력된 가공 모드의 나사 절삭 가공이 아닌 경우에는 (S101에서 「No」), 중앙 연산 유닛(42)은, 처리동작을 종료하고, 입력된 가공 모드에 대응하는 프로그램을 ROM(46)으로부터 판독하여 제어를 행한다. S103에서는, 중앙 연산 유닛(42)은, 입력된 등급이 1급 또는 2급인지의 여부를 판단한다. 입력된 등급이 1급 또는 2급인 경우에는(S103에서 「Yes」), S105로 진행하고, 입력된 등급이 1급 또는 2급이 아닌, 즉 3급인 경우에는(S103에서「No」), S111로 진행한다.

S105로 진행하면, 중앙 연산 유닛(42)은, ROM(46)으로부터 제 1 위치 데이터 연산 프로그램(46a)을 판독한다. 계속하여, S107에서는, 중앙 연산 유닛(42)은, ROM(46)으로부터 판독한 제 1 위치 데이터 연산 프로그램(46a)을 사용하여, 데이터 입력부(51)에 입력된 가공 형상 데이터, 가공조건 등의 데이터에 기초하여, 가공 개시로부터 주축 회전용 모터(11: 주축)의 소정 회전각도마다(360/4096도마다)에 있어서의 피가공물(2)의 이동 위치 및 공구(3)의 이동 위치를 확정한다. 피가공물(2)의 이동 위치 및 공구(3)의 이동 위치가 확정되면, S109로 진행하고, 중앙 연산 유닛(42)은, 주축 회전용 모터(11: 주축)의 회전각도의 360/4096도마다에 있어서의 피가공물(2)의 이동 위치 및 공구(3)의 이동 위치를 피가공물(2)의 위치 데이터 및 공구(3)의 위치 데이터로서, RAM(47)의 제 1 위치 데이터 테이블 메모리(47a)에 기억시켜, 처리 동작을 종료시킨다.

또한, S111로 진행하면, 중앙 연산 유닛(42)은, ROM(46)으로부터 제 2 위치 데이터 연산 프로그램(46b)을 판독한다. 계속하여, S113에서는, 중앙 연산 유닛(42)은, ROM(46)으로부터 판독한 제 2 위치 데이터 연산 프로그램(46b)을 사용하여, 데이터 입력부(51)에 입력된 가공 형상 데이터, 가공조건 등의 데이터에 기초하여, 가공개시로부터 소정 시간 간격마다(4 밀리초마다)에 있어서의 피가공물(2)의 이동 위치 및 공구(3)의 이동 위치를 확정한다. 피가공물(2)의 이동 위치 및 공구(3)의 이동 위치가 확정되면, S115로 진행하고, 중앙 연산 유닛(42)은, 4 밀리초마다에 있어서의 피가공물(2)의 이동 위치 및 공구(3)의 이동 위치를 피가공물(2)의 위치 데이터 및 공구(3)의 위치 데이터로서, RAM(47)의 제 2 위치 데이터 테이블 메모리(47b)에 기억시켜, 처리 동작을 종료시킨다.

다음에, 도 4에 기초하여, 중앙 연산 유닛(42; 제어 유닛부(41))에 있어서의 주축 회전 속도 지령 신호의 출력 처리 동작을 설명한다.

중앙 연산 유닛(42)은, 우선, S201에서, 입력된 가공 모드가 나사 절삭 가공인지의 여부를 판단한다. 입력된 가공 모드가 나사 절삭 가공인 경우에는(S201에서 「Yes」), S203으로 진행한다. 입력된 가공 모드가 나사 절삭 가공이 아닌 경우에는(S201에서 「No」), 중앙 연산 유닛(42)은, 처리동작을 종료하고, 입력된 가공 모드에 대응하는 프로그램을 ROM(46)로부터 판독하며, 입력된 가공 모드에 적합한 주축 회전 속도 지령치를 결정한다. S203에서는, 중앙 연산 유닛(42)은, 입력된 등급이 1급 또는 2급인지의 여부를 판단한다. 입력된 등급이 1급 또는 2급인 경우에는(S203에서 「Yes」), S205로 진행하고, 입력된 등급이 1급 또는 2급이 아닌, 즉 3급인 경우에는(S203에서 「No」), S209로 진행한다.

S205로 진행하면, 중앙 연산 유닛(42)은, ROM(46)에 기억된 제 1 주축 회전 속도 지령치를 판독한다. 본 실시예에 있어서는, 제 1 주축 회전 속도 지령치로서, 예를 들면 1500rpm이 설정되고, ROM(46)에 기억되어 있다. 계속하여, S207에서는, 중앙 연산 유닛(42)은, ROM(46)으로부터 판독된 제 1 주축 회전 속도 지령치를 제 1 주축 회전 속도 지령 신호로서 주축 회전 제어회로(13)에 출력하고, 처리동작을 종료한다. 주축 회전 제어회로(13)는, 중앙 연산 유닛(42)으로부터 출력되는 제 1 주축 회전 속도 지령 신호에 기초하여, 주축 회전용 모터(11; 주축)의 회전속도가 1500rpm이 되도록, 구동회로(12)에 제어신호를 출력한다. 또한, 제 1 주축 회전 속도 지령치는, 1500rpm에 한정되는 것은 아니며, 중앙 연산 유닛(42)이 펄스 인코더(14)로부터의 회전 검출 신호에 기초하여 피가공물(2)의 이동 위치 및 공구(3)의 이동 위치를 제어하는 것이 가능한 회전속도이면 좋고, 펄스 인코더(14)의 분해능, 중앙 연산 유닛(42)의 연산 처리 능력 등에 의해서 결정할 수 있다.

한편, S209로 진행하면, 중앙 연산 유닛(42)은, ROM(46)에 기억된 제 2 주축 회전 속도 지령치를 판독한다. 본 실시예에 있어서는, 제 2 주축 회전 속도 지령치로서, 제 1 주축 회전 속도 지령치보다도 빠른 회전속도, 예를 들면 4000rpm이 설정되고, ROM(46)에 기억되어 있다. 계속하여, S211에서는, 중앙 연산 유닛(42)은, ROM(46)으로부터 판독된 제 2 주축 회전 속도 지령치를 제 2 주축 회전 속도 지령 신호로서 주축 회전 제어회로(13)에 출력하고, 처리동작을 종료한다. 주축 회전 제어회로(13)는, 중앙 연산 유닛(42)으로부터 출력되는 제 2 주축 회전 속도 지령 신호에 기초하여, 주축 회전용 모터(11: 주축)의 회전속도가 4000rpm으로 되도록, 구동회로(12)에 제어신호를 출력한다. 또한, 제 2 주축 회전 속도 지령치는, 4000rpm에 한정되는 것은 아니며, 4000rpm보다도 빠르게 설정하는 것도 가능하다.

다음에, 도 5에 기초하여, 중앙 연산 유닛(42; 제어 유닛부(41))에 있어서의 공구 위치 지령 신호 및 피가공물 위치 지령 신호의 출력 처리 동작을 설명한다.

중앙 연산 유닛(42)은, 우선, S301에서, 상세한 설명을 생략하는 나사 절삭 가공의 가공 개시 지령이 나왔는지의 여부를 판단한다. 가공 개시 지령이 나온 경우에는(S301에서 「Yes」), S303으로 진행한다. 가공 개시 지령이 나오고 있지 않은 경우에는(S301에서 「No」), 리턴하고, 중앙 연산 유닛(42)은, 가공 개시 지령이 나올 때까지 대기한다. S303에서는, 중앙 연산 유닛(42)은, 입력된 등급이 1급 또는 2급인지의 여부를 판단한다. 입력된 등급이 1급 또는 2급인 경우에는(S303에서 「Yes」), S305로 진행하고, 입력된 등급이 1급 또는 2급이 아닌, 즉 3급인 경우에는(S303에서 「No」), S311로 진행한다.

S305로 진행하면, 중앙 연산 유닛(42)은, RAM(47)의 제 1 위치 데이터 테이블 메모리(47a)에 기억된 피가공물(2)의 위치 데이터 및 공구(3)의 위치 데이터를 판독한다. 피가공물(2)의 위치 데이터 및 공구(3)의 위치 데이터가 판독되면,S307로 진행하고, 중앙 연산 유닛(42)은, 피가공물(2)의 이동 위치를 나타내게 되는 피가공물(2)의 위치 데이터를 피가공물 위치 지령 신호로서 피가공물 이송 제어회로(33)에 출력한다. 또한, 중앙 연산 유닛(42)은, 공구(3)의 이동 위치를 나타내게 되는 공구(3)의 위치 데이터를 공구 위치 지령 신호로서 공구 이송 제어회로(23)에 출력한다. 피가공물 위치 지령 신호 및 공구 위치 지령 신호는, 펄스 신호 발생 회로(43)로부터 출력된 펄스 신호에 대응하여 출력된다. 상세하게는, 펄스 신호 발생 회로(43)로부터 출력된 펄스 신호에 기초하여, 주축 회전용 모터(11; 주축)의 회전에 동기하여 주축 회전용 모터(11: 주축)가 360/4096도 회전할 때마다, 피가공물 위치 지령 신호 및 공구 위치 지령 신호가 출력된다.

그 후, S309에서, 중앙 연산 유닛(42)은, S305에 있어서 판독된 피가공물(2)의 위치 데이터 및 공구(3)의 위치 데이터중 최종의 위치 데이터에 대응하는 피가공물 위치 지령 신호 및 공구 위치 지령 신호가 출력되었는지의 여부를 판단한다. 최종의 이동 위치에 대응하는 피가공물 위치 지령 신호 및 공구 위치 지령 신호가 출력되고 있지 않는 경우에는(S309에서 「No」), S307로 리턴되고, 중앙 연산 유닛(42)은, 주축 회전용 모터(11: 주축)의 회전각도가 상술한 360/4096도에 도달할 때마다, 피가공물 위치 지령 신호 및 공구 위치 지령 신호를 순차 출력한다. 이로써, 공구(3)가 피가공물(2)의 나사부(4)가 형성되는 구간을 복수회에 걸쳐서 이동하게 되어, 나사부(4)가 형성된다. 최종의 위치 데이터에 대응하는 피가공물 위치 지령 신호 및 공구 위치 지령 신호가 출력된 경우에는(S309에서 「Yes」), 중앙 연산 유닛(42)은, 처리동작을 종료한다.

한편, S311로 진행하면, 중앙 연산 유닛(42)은, RAM(47)의 제 2 위치 데이터 테이블 메모리(47b)에 기억된 피가공물(2)의 위치 데이터 및 공구(3)의 위치 데이터를 판독한다. 피가공물(2)의 위치 데이터 및 공구(3)의 위치 데이터가 판독되면, S313으로 진행하고, 중앙 연산 유닛(42)은, 피가공물(2)의 이동 위치를 나타내게 되는 피가공물(2)의 위치 데이터를 피가공물 위치 지령 신호로서 피가공물 이송 제어회로(33)에 출력한다. 또한, 중앙 연산 유닛(42)은, 공구(3)의 이동 위치를 나타내는 것으로 되는 공구(3)의 위치 데이터를 공구 위치 지령 신호로서 공구 이송 제어회로(23)에 출력한다. 피가공물 위치 지령 신호 및 공구 위치 지령 신호는, 분할 타이밍 신호 발생 회로(45)로부터 출력된 분할 타이밍 신호에 대응하여 출력된다. 상세하게는, 분할 타이밍 신호 발생 회로(45)로부터 출력된 분할 타이밍 신호에 기초하여, 주축 회전용 모터(11: 주축)의 회전에 동기하지 않고 가공개시로부터의 시간이 4 밀리초 경과할 때마다, 피가공물 위치 지령 신호 및 공구 위치 지령 신호가 출력된다.

그 후, S315에서, 중앙 연산 유닛(42)은, S311에 있어서 판독된 피가공물(2)의 위치 데이터 및 공구(3)의 위치 데이터중 최종의 위치 데이터에 대응하는 피가공물 위치 지령 신호 및 공구 위치 지령 신호가 출력되었는지의 여부를 판단한다. 최종의 이동 위치에 대응하는 피가공물 위치 지령 신호 및 공구 위치 지령 신호가 출력되어 있지 않는 경우에는(S315에서 「No」), S313으로 리턴되고, 중앙 연산 유닛(42)은, 상술한 4 밀리초 경과할 때마다, 피가공물 위치 지령 신호 및 공구 위치 지령 신호를 순차 출력한다. 이로써, 공구(3)가 피가공물(2)의 나사부(4)가 형성되는 구간을 복수회에 걸쳐서 이동하게 되어, 나사부(4)가 형성된다. 최종의 위치 데이터에 대응하는 피가공물 위치 지령 신호 및 공구 위치 지령 신호가 출력된 경우에는(S315에서 「Yes」), 중앙 연산 유닛(42)은, 처리동작을 종료한다.

다음에, 상술한 구성의 공작기계(1)를 사용하여, 피가공물(2)에 나사 절삭 가공을 행할 때의 가공 동작에 대하여 설명한다.

사용자가, 데이터 입력부에서, 피가공물(2)의 일부에 외경이 2mm, 피치가 0.25mm, 나사산 수가 6, 등급이 1급인 나사부(4)를 가공하도록, 가공 형상 데이터 및 가공조건 등을 입력하면, 제어 유닛부(41; 중앙 연산 유닛(42))는, 제 1 위치 데이터 연산 프로그램(46a)을 사용하여, 가공 개시로부터 주축 회전용 모터(11: 주축)의 회전각도의 360/4096도마다에 있어서의 피가공물(2)의 이동 위치 및 공구(3)의 이동 위치를 확정한다. 그리고, 제어 유닛부(41; 중앙 연산 유닛(42))는, 확정한 피가공물(2)의 이동 위치 및 공구(3)의 이동 위치를 피가공물(2)의 위치 데이터 및 공구(3)의 위치 데이터로서 제 1 위치 데이터 테이블 메모리(47a)에 기억한다. 또한, 제어 유닛부(41; 중앙 연산 유닛(42))는, 주축 회전용 모터(11: 주축)의 회전속도가 1500rpm으로 되도록 주축 회전용 모터(11: 주축)를 제어한다.

그 후, 가공 개시 지령이 나오면, 제어 유닛부(41; 중앙 연산 유닛(42))는, 제 1 위치 데이터 테이블 메모리(47a)에 기억된 피가공물(2)의 위치 데이터 및 공구(3)의 위치 데이터를 판독한다. 그리고, 제어 유닛부(41; 중앙 연산 유닛(42))는, 주축 회전용 모터(11: 주축)의 회전에 동기하여 주축 회전용 모터(11: 주축)가 360/4096도 회전할 때마다, 피가공물 위치 지령 신호 및 공구 위치 지령 신호로서피가공물 이송 제어회로(33) 및 공구 이송 제어회로(23)에 출력하고, 공구(3)의 피가공물(2)에 대한 상대위치가, 예를들면 등속도로 변화하도록 제어한다. 이로써, 공구(3)가 피가공물(2)의 나사부(4)가 형성되는 구간을 복수회 에 걸쳐서 상대 이동하여, 나사 절삭 가공이 완료된다.

상술한 바와 같이, 제어 유닛부(41; 중앙 연산 유닛(42))가, 제 1 위치 데이터 연산 프로그램(46a)을 사용하여 피가공물(2)의 이동 위치 및 공구(3)의 이동 위치를 확정하고, 확정된 피가공물(2)의 이동 위치 및 공구(3)의 이동 위치로 되도록 펄스 신호 발생 회로(43)로부터 출력된 펄스 신호에 대응하여 피가공물(2)의 이동 위치 및 공구(3)의 이동 위치를 제어하는 것에 의해, 주축 회전용 모터(11: 주축)의 회전과, 공구(3)의 피가공물(2)에 대한 상대이동과는 동기가 잡히게 된다. 이 때문에, 피가공물(2)의 나사 절삭 가공을 개시하는 위치에서의 초기 절삭 부하와 그 후의 피가공물(2)의 나사 절삭 가공을 종료하는 위치에 도달할 때까지 생기는 절삭 부하와의 상이에 의한 주축 회전용 모터(11: 주축)의 회전 속도 변동, 또는, 복수회에 걸쳐서 상대 이동할 때의 절삭 깊이량의 차이(최초는 절삭 깊이량을 많게 한 거친 절삭을 행하고, 마지막에는 절삭 깊이량을 작게 하여 다듬질(finishing) 절삭을 행한다)에 의한 주축 회전용 모터(11: 주축)의 회전 지연량의 차이 등의 복수의 요인이 복합되어 생기는 주축 회전용 모터(11; 주축), 즉 피가공물(2)의 회전속도 변동에 관계 없이, 공구(3)의 상대이동은 주축 회전용 모터(11: 주축)의 회전에 동기하여 진행한다. 이 결과, 피가공물(2)의 가공형상은, 도 6에 도시된 가공 궤적을 나타내는 형상으로 되며, 외경치수, 피치 등에 오차가 생기지 않게 되어,고정밀도의 나사부(4)를 가공할 수 있다. 도 6은 피가공물(2)의 가공 궤적을 도시하는 선도이다.

한편, 사용자가, 데이터 입력부에서, 피가공물(2)의 일부에 외경이 2mm, 피치가 0.25mm, 나사산 수가 6, 등급이 3급인 나사부(4)를 가공하도록, 가공 형상 데이터 및 가공조건 등을 입력하면, 제어 유닛부(41; 중앙 연산 유닛(42))는, 제 2 위치 데이터 연산 프로그램(46b)을 사용하여, 가공개시로부터 4 밀리초마다에 있어서의 피가공물(2)의 이동 위치 및 공구(3)의 이동 위치를 확정한다. 그리고, 제어 유닛부(41; 중앙 연산 유닛(42))는, 피가공물(2)의 위치 데이터 및 공구(3)의 위치 데이터로서 제 2 위치 데이터 테이블 메모리(47b)에 기억한다. 또한, 제어 유닛부(41; 중앙 연산 유닛(42))는, 주축 회전용 모터(11; 주축)의 회전속도가 4000rpm으로 되도록 주축 회전용 모터(11: 주축)를 제어한다.

그 후, 가공 개시 지령이 나오면, 제어 유닛부(41; 중앙 연산 유닛(42))는, 제 2 위치 데이터 테이블 메모리(47b)에 기억된 피가공물(2)의 위치 데이터 및 공구(3)의 위치 데이터를 판독한다. 그리고, 제어 유닛부(41; 중앙 연 산유닛(42))는, 4 밀리초 경과할 때마다, 피가공물 위치 지령 신호 및 공구 위치 지령 신호로서 피가공물 이송 제어회로(33) 및 공구 이송 제어회로(23)에 출력하고, 공구(3)의 피가공물(2)에 대한 상대위치가, 예를 들면 등속도로 변화하도록 제어한다. 이로써, 공구(3)가 피가공물(2)의 나사부(4)가 형성되는 구간을 복수회에 걸쳐서 상대이동하여, 나사 절삭 가공이 완료한다.

상술한 바와 같이, 제어 유닛부(41; 중앙 연산 유닛(42))가, 제 2 위치 데이터 연산 프로그램(46b)을 사용하여 피가공물(2)의 이동 위치 및 공구(3)의 이동 위치를 확정하고, 확정된 피가공물(2)의 이동 위치 및 공구(3)의 이동 위치로 되도록 분할 타이밍 신호 발생 회로(45)로부터 출력된 분할 타이밍 신호에 대응하여 피가공물(2)의 이동 위치 및 공구(3)의 이동 위치를 제어하기 때문에, 주축 회전용 모터(11; 주축)의 회전과, 공구(3)의 피가공물(2)에 대한 상대이동과는 동기가 잡혀 있지 않는 상태에서 가공이 행해지게 된다. 이 때문에, 상술한 복수의 요인이 복합되어 생기는 주축 회전용 모터(11; 주축), 즉 피가공물(2)의 회전 속도 변동에 관계 없이, 공구(3)의 상대이동은 주축 회전용 모터(11: 주축)의 회전에 동기하지 않고서 진행한다. 이 결과, 피가공물(2)의 가공 형상은, 도 7에 도시된 가공 궤적을 나타내는 형상, 즉 2점쇄선으로 나타난 최초의 가공 궤적과 일점쇄선으로 나타난 최후의 가공 궤적을 합성한 가공 궤적(도 7에 있어서, 실선으로 나타나는 가공 궤적)을 나타내는 형상으로 된다. 외경치수, 피치 등에 오차가 생긴, 저정밀도의 나사부(4)가 가공되게 되지만, 주축 회전용 모터(11: 주축)의 회전속도가 4000rpm이고, 나사부(4)를 고속으로 가공할 수 있어, 가공 효율을 높일 수 있다. 도 7은 도 6과 같이, 피가공물(2)의 가공 궤적을 도시하는 선도이다.

이와 같이, 본 실시예에 의하면, 공작기계(1)는, 피가공물(2)에 나사부(4)를 가공할 때에, 등급, 즉 가공 정밀도에 따라서, 주축 회전용 모터(11: 주축)의 회전속도의 값, 및, 피가공물(2) 및 공구(3)의 이동 제어의 내용을 선택하기 때문에, 1개의 공작기계(1)에 있어서 고속의 가공 및 고정밀도의 가공을 행할 수 있고, 생산성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 실시예에 있어서는, 나사부(4)의 모든 부분을 같은 가공 정밀도(등급)로 되도록 가공하는 예를 나타내었지만, 공작기계(1)로써, 나사부(4)에 있어서 가공 정밀도(등급)가 다른 부분이 존재하도록 피가공물(2)을 가공할 수도 있다. 이 경우에는, 피가공물(2)에 있어서의 가공 정밀도(등급)가 다른 위치(예를 들면, 등급이 1급으로부터 3급으로 변하는 위치) 주축 회전용 모터(11: 주축)의 누적 회전수로서 설정하고, 중앙 연산 유닛(42)이 설정된 누적 회전수에 도달한 것을 판단하여, 주축 회전용 모터(11: 주축)의 회전속도의 값, 및, 피가공물(2) 및 공구(3)의 이동제어의 내용을 바꾸도록 구성하면 좋다.

또한, 본 실시예에서는, 중앙 연산 유닛(42)이, 펄스 신호 또는 분할 타이밍 신호의 입력에 대응하여 피가공물(2)의 이동 위치 및 공구(3)의 이동 위치를 확정하는 연산을 행하고, 확정한 피가공물(2)의 이동 위치 및 공구(3)의 이동 위치를 피가공물 위치 지령 신호 및 공구 위치 지령 신호로서 출력하도록 구성하여도 좋다.

또한, 본 실시예에서는, 클록 신호 발생 회로(44) 및 분할 타이밍 신호 발생 회로(45)의 기능을 중앙 연산 유닛(42)이 다하도록 프로그램을 작성하고, ROM(46)에 기억하도록 하여도 좋다. 반대로, 중앙 연산 유닛(42)이 해내고 있는 기능중, 일부의 기능을 하드웨어 회로로써 구성하도록 하여도 좋다.

또한, 본 실시예에서는, 사용자가 조작 가능한 조작부를 설치하고, 이 조작부를 조작하는 것에 의해, 주축 회전용 모터(11: 주축)의 소정 회전각도마다의 피가공물(2)의 이동 위치 및 공구(3)의 이동 위치를 확정하고, 확정한 피가공물(2)의이동 위치 및 공구(3)의 이동 위치를 펄스 신호에 대응시켜 피가공물 위치 지령 신호 및 공구 위치 지령 신호로서 출력하는 제어와, 소정 시간 간격마다의 피가공물(2)의 이동 위치 및 공구(3)의 이동 위치를 확정하여, 확정한 피가공물(2)의 이동 위치 및 공구(3)의 이동 위치를 분할 타이밍 신호에 대응시켜 피가공물 위치 지령 신호 및 공구 위치 지령 신호로서 출력하는 제어를 선택하도록 구성하여도 좋다.

또한, 본 실시예에서는, 피가공물(2)만을 이동 가능하게 하여, 중앙 연산 유닛(42; 제어 유닛부(41))이 피가공물(2)의 이동 위치를 확정하도록 구성하여도 좋다. 또한, 공구(3)만을 이동 가능하게 하여, 중앙 연산 유닛(42; 제어 유닛부(41))이 공구(3)의 이동 위치를 확정하도록 구성하여도 좋다.

또한, 본 실시예에서는, 주축 회전용 모터(11: 주축)의 회전속도의 값으로서 1개의 값을 설정하도록 하여도 좋다.

또한, 본 실시예에서는, 데이터 입력부(51)로써 주축 회전 속도 지령치를 입력하여, 중앙 연산 유닛(42; 제어 유닛부(41))이 입력된 주축 회전 속도 지령치에 기초하여 주축 회전용 모터(11: 주축)의 회전속도를 제어하도록 구성하여도 좋다.

또한, 본 발명은, 암나사(female screw) 가공, 수나사(male screw) 가공, 한줄 나사(single thread screw)의 가공, 여러줄 나사(multiple thread screw)의 가공 등의 여러 가지 종류의 나사 가공에 대하여 적용할 수 있음은 물론이며, 나사 가공 이외의 가공, 예를 들면 보링(boring) 가공 등의 여러가지 가공에 적용할 수 있다.

이상의 본 발명의 설명으로부터, 본 발명을 여러가지로 변형할 수 있는 것은 분명하다. 그와 같은 변형은, 본 발명의 사상 및 범위로부터 일탈하는 것으로는 인정할 수 없고, 모든 당업자에 있어서 자명한 개량은, 이하의 청구의 범위에 포함되는 것이다.

이상 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 고속의 가공 및 고정밀도의 가공을 행할 수 있고, 생산성을 향상시킬 수 있는 공작기계 및 그 제어방법을 제공할 수 있다.

Claims

피가공물을 소정의 축을 중심으로 하여 회전시키는 동시에, 상기 피가공물 및 상기 피가공물을 가공하는 공구중 적어도 어느 한쪽을 이동시켜, 상기 피가공물을 원하는 형상으로 가공하는 공작기계에 있어서,

상기 소정의 축에 있어서의 소정 회전각도마다, 펄스 신호를 발생시키는 펄스 신호 발생 수단과,

상기 소정 회전각도에 있어서의, 상기 피가공물 및 상기 공구중 상기 적어도 어느 한쪽의 이동 위치를 확정하는 제 1 이동 위치 확정 수단과,

상기 피가공물 및 상기 공구중 상기 적어도 어느 한쪽의 이동 위치가 상기 제 1 이동 위치 확정 수단에 의해 확정된 상기 피가공물 및 상기 공구중 상기 적어도 어느 한쪽의 이동 위치로 되도록, 상기 펄스 신호 발생 수단에서 발생한 상기 펄스 신호에 대응시켜 상기 피가공물 및 상기 공구중 상기 적어도 어느 한쪽의 이동을 제어하는 제 1 이동 제어 수단과,

소정 시간 간격마다 분할 타이밍 신호를 발생하는 분할 타이밍 신호 발생 수단과,

상기 소정 시간 간격마다에 있어서의, 상기 피가공물 및 상기 공구중 상기 적어도 어느 한쪽의 이동 위치를 확정하는 제 2 이동 위치 확정 수단과,

상기 피가공물 및 상기 공구중 상기 적어도 어느 한쪽의 이동 위치가 상기 제 2 이동 위치 확정 수단에 의해 확정된 상기 피가공물 및 상기 공구중 상기 적어도 어느 한쪽의 이동 위치로 되도록, 상기 분할 타이밍 신호 발생 수단에서 발생한 상기 분할 타이밍 신호에 대응시켜 상기 피가공물 및 상기 공구중 상기 적어도 어느 한쪽의 이동을 제어하는 제 2 이동 제어 수단과,

상기 제 1 이동 제어 수단과 상기 제 2 이동 제어 수단의 어느 것에 의해, 상기 피가공물 및 상기 공구중 상기 적어도 어느 한쪽의 이동을 제어하는지를 선택하는 제어 선택 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 공작기계.
제 1 항에 있어서,

상기 제어 선택 수단은, 상기 피가공물의 소정의 가공조건에 기초하여, 상기 제 1 이동 제어 수단과 상기 제 2 이동 제어 수단 중 어느 하나를 선택하는 것을 특징으로 하는 공작기계.
제 2 항에 있어서,

상기 피가공물의 상기 소정의 가공조건은, 나사 형상의 가공을 행할 때의 나사의 가공 정밀도인 것을 특징으로 하는 공작기계.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 펄스 신호 발생 수단에서 발생한 상기 펄스 신호의 발생회수를 카운트하는 카운트 수단을 더 구비하고,

상기 제어 선택 수단은, 상기 카운트 수단에서 카운트된 상기 펄스 신호의상기 발생회수가 소정치에 도달하였을 때에, 상기 제 1 이동 제어 수단과 상기 제 2 이동 제어 수단 중 한쪽으로부터 다른쪽으로 바꾸는 것을 특징으로 하는 공작기계.
피가공물을 소정의 축을 중심으로 하여 회전시키는 동시에, 상기 피가공물 및 상기 피가공물을 가공하는 공구중 적어도 어느 한쪽을 이동시켜, 상기 피가공물을 원하는 형상으로 가공하는 공작기계의 제어방법에 있어서,

상기 공작기계는,

상기 소정의 축에 있어서의 소정 회전각도마다, 펄스 신호를 발생시키는 펄스 신호 발생 수단과,

상기 소정 회전각도에 있어서의, 상기 피가공물 및 상기 공구중 상기 적어도 어느 한쪽의 이동 위치를 확정하는 제 1 이동 위치 확정 수단과,

상기 피가공물 및 상기 공구중 상기 적어도 어느 한쪽의 이동 위치가 상기 제 1 이동 위치 확정 수단에 의해 확정된 상기 피가공물 및 상기 공구중 상기 적어도 어느 한쪽의 이동 위치로 되도록, 상기 펄스 신호 발생 수단에서 발생한 상기 펄스 신호에 대응시켜 상기 피가공물 및 상기 공구중 상기 적어도 어느 한쪽의 이동을 제어하는 제 1 이동 제어 수단과,

소정 시간 간격마다 분할 타이밍 신호를 발생하는 분할 타이밍 신호 발생 수단과,

상기 소정 시간 간격마다에 있어서의, 상기 피가공물 및 상기 공구중 상기적어도 어느 한쪽의 이동 위치를 확정하는 제 2 이동 위치 확정 수단과,

상기 피가공물 및 상기 공구중 상기 적어도 어느 한쪽의 이동 위치가 상기 제 2 이동 위치 확정 수단에 의해 확정된 상기 피가공물 및 상기 공구중 상기 적어도 어느 한쪽의 이동 위치로 되도록, 상기 분할 타이밍 신호 발생 수단에서 발생한 상기 분할 타이밍 신호에 대응시켜 상기 피가공물 및 상기 공구중 상기 적어도 어느 한쪽의 이동을 제어하는 제 2 이동 제어 수단을 구비하고 있고,

상기 피가공물을 고가공정밀도로 가공할 때에는 상기 제 1 이동 제어 수단을 선택하는 한편, 상기 피가공물을 저가공정밀도로 가공할 때에는 상기 제 2 이동 제어 수단을 선택하며,

상기 피가공물을 상기 고가공정밀도로 가공할 때에는, 상기 피가공물의 상기 소정의 축이 돌아가는 회전속도를 느리게 하는 한편, 상기 피가공물을 상기 저가공정밀도로 가공할 때에는, 상기 피가공물을 상기 고가공정밀도로 가공할 때에 비하여, 상기 피가공물의 상기 소정의 축이 돌아가는 회전속도를 빠르게 하는 것을 특징으로 하는 공작기계의 제어방법.