JP2005313280A

JP2005313280A - 数値制御装置

Info

Publication number: JP2005313280A
Application number: JP2004133994A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiro Endo; 勝博遠藤; Seiji Ibuki; 誠二伊吹
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2004-04-28
Filing date: 2004-04-28
Publication date: 2005-11-10
Also published as: EP1591848A2; US20050246053A1; US7039493B2; CN1689755A

Abstract

【課題】主軸回転速度にオーバライドがかけられたとき、ねじ切削開始位置の精度を向上させた数値制御装置を提供する。
【解決手段】主軸速度のプログラム指令値Ｓｃと、主軸回転オーバライドがかけられた主軸回転速度Ｓovとの差の速度変化量ΔＳを求める（Ａ２）。該速度変化量ΔＳと、ねじ切削でのピッチ指令値とサーボ系の応答感度とから、前記速度変化量ΔＳによる送り軸の追従誤差変化量ΔＺを演算する（Ａ３）。該追従誤差変化量ΔＺを前記ねじ切削でのねじピッチ指令値により送り軸の移動開始の遅延時間Ｔｄに換算する（Ａ４）。換算した遅延時間Ｔｄだけ遅れて送り軸の移動開始を行う（Ａ５）。ねじ切削のための送り軸の移動開始タイミングを時間で制御し、検出器信号に基づかないので、検出器の分解能等に影響されず、正確な移動開始タイミング得られ、ねじ切削精度を向上させることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、旋盤工作機械を制御する数値制御装置であって、ねじ切削機能と主軸回転速度オーバライド機能を有する数値制御装置に関する。

旋盤によりねじ切削を行う場合、主軸で被加工物を回転させながら、切り込みを数回に分けてねじ切削を行う。このねじ切削において、主軸回転速度をオーバライドにより変化させると、バイトを移動させる送り軸の速度も変わるが、該送り軸の追従誤差が変化することから、すでに切削しているねじ部とバイトの位置関係が変わってしまい、ねじが正しく加工できないという問題がある。

この問題を解決するために、加工プログラムで指令されている主軸回転指令値とオーバライドにより変更された加工時の主軸回転速度の違いから発生する送り軸の追従誤差の変化量を主軸角度に変換して求め、ねじ切り開始時の主軸角度をこの求めた主軸角度分だけずらして制御する方法が提案されている（特許文献１参照）。

特開２０００−１７６７８９号公報

上述した特許文献１に記載された方法では、オーバライドがかけられた主軸回転速度の変化から生じる送り軸の追従誤差の変化量を主軸角度に変換している。そして、その主軸角度分だけずらした位置からねじ切削を開始するようにしている。そのため、このねじ切削開始位置の精度は、主軸回転角度を検出する検出器の分解能によって決まることになり、ねじ切削の精度低下の原因となる。
そこで、本発明の目的は、主軸回転速度にオーバライドがかけられたとき、ねじ切削開始位置の精度を向上させた数値制御装置を提供することにある。

本発明は、ねじ切削機能と主軸回転速度のオーバライド機能を有する数値制御装置において、加工プログラムに指令されている主軸速度のプログラム指令値と、該プログラム指令値に主軸回転オーバライドがかけられた主軸回転速度指令値との速度変化量を求める比較手段と、該比較手段から得られた速度変化量と、ねじ切削でのピッチ指令値とサーボ系の応答感度とから、前記速度変化量による送り軸の追従誤差変化量を演算する演算手段と、前記演算した送り軸の追従誤差変化量を前記ねじ切削でのねじピッチ指令値により送り軸の移動開始の遅延時間に換算する換算手段と、前記換算した遅延時間に基づいて送り軸の移動開始を遅延する遅延制御手段とを備えたことを特徴とする数値制御装置である。

プログラム指令値と主軸回転オーバライドがかけられた主軸回転速度指令値との速度変化量に基づいて、ねじ切削開始のための送り軸移動開始の遅延時間が求められ、該遅延時間だけ遅れて送り軸のねじ切削が開始されるから、角度検出器等の検出器からの信号に依存しないから、検出器の分解能に影響を受けることなく正確なねじ切削開始タイミングが得られ、ねじ切削精度を向上させることができる。

図１は本発明の一実施形態の数値制御装置１０の要部ブロック図である。ＣＰＵ１１は数値制御装置１０を全体的に制御するプロセッサである。ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ、ＲＡＭ等で構成されたメモリ１２、インターフェイス１３，１４、各送り軸の軸制御回路３０〜３２、主軸制御回路７０がバス１５で接続されている。ＣＰＵ１１は、メモリ１２に格納されたシステムプログラムを、バス１５を介して読み出し、該システムプログラムに従って数値制御装置全体を制御する。また、メモリ１２には、ＣＲＴや液晶等で構成される表示器とキーボード等で構成される手動入力手段とからなる表示器／手動入力手段ユニット２０を介して、オペレータが入力した各種データが格納される。さらに、インターフェイス１３を介して読み込まれた加工プログラムや表示器／手動入力手段ユニット２０を介して入力された加工プログラム等が記憶される。又、本発明に関係して表示器／手動入力手段ユニット２０には、主軸オーバライド指令スイッチが設けられ、該主軸オーバライド指令スイッチからオーバライドを指令することにより、加工プログラムで指令されている主軸回転速度に対してオーバライドがかけられて出力されるようになっている。

各送り軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸）の軸制御回路３０〜３２はＣＰＵ１１からの各送り軸の移動指令量を受けて、各軸の指令をサーボアンプ４０〜４２に出力する。サーボアンプ４０〜４２はこの指令を受けて、機械（制御対象物）の各軸のサーボモータ５０〜５２を駆動する。各軸のサーボモータ５０〜５２は位置・速度検出器６０〜６２を内蔵し、この位置・速度検出器からの位置・速度フィードバック信号を軸制御回路３０〜３２にフィードバックし、位置・速度のフィードバック制御を行う。

また、主軸制御回路７０は主軸回転指令を受け、主軸アンプ７１に主軸速度信号を出力する。主軸アンプ７１はスピンドル速度信号を受けて、主軸モータ７２を指令された回転速度で回転させる。ポジションコーダ７３は、主軸モータ７２の回転に同期して帰還パルスを主軸制御回路７０にフィードバックし、速度制御を行う。

上述した数値制御装置の構成は、従来の数値制御装置の構成と差異はなく、相違する点は、複数回の切り込みを与えてねじ切削を行う加工において、主軸回転速度にオーバライドがかけられたとき、切削開始タイミングを制御してねじ切削を開始する点が相違するものである。

加工プログラムでの主軸回転速度（回転数）指令がＳｃであり、何回かのねじ切削を行った後、該主軸回転速度指令に対してオーバライドがかけられて、ねじ切削を開始するとき、そのときのオーバライドがかけられた主軸回転速度（回転数）をＳovとする。また、加工プログラムで指令されたネジピッチをＰ、主軸オーバライドがかけられた後の送り軸の移動速度をＶ、送り軸のサーボ系の応答感度をＫとする。なお、ねじ切削を行うバイトの送り軸をＺ軸とする。

オーバライドがかけられる前とかけられた後の主軸回転速度の速度変化量（回転数の変化量）ΔＳは次の（１）式で表される。
ΔＳ＝Ｓｃ−Ｓov …（１）
この主軸回転速度の変化量ΔＳに対応する送り軸の追従誤差変化量ΔＺは次の（２）式で表される。

ΔＺ＝ΔＳ＊Ｐ／Ｋ …（２）
この送り軸の追従誤差変化量ΔＺを時間に変換すると、ねじ切削開始位置は主軸が１回転することに現れるものであることから、オーバライドをかける前のねじ切削開始時（主軸速度を検出するポジションコーダが１回転信号を検出してからの経過時間）より、次の（３）式で求められる遅延時間Ｔｄだけ送り軸のねじ切削開始時間を遅らせばよいものとなる。
Ｔｄ＝（ｎＰ−ΔＺ）／Ｖ …（３）
なお、３式において、ｎはｎ≧ΔＺ／Ｐを満たす整数である。

図２は、数値制御装置１０のＣＰＵ１１がねじ切削加工時に実施する処理のフローチャートであり、ねじ切削時の処理を中心に記載している。
まず、ＣＰＵ１１は、加工プログラムから読み込んだ指令が、ねじ切削指令か判断し（ステップＡ１）、ねじ切削指令ではなければ、このねじ切削の送り軸移動開始制御処理を行わず終了する。なお、この読み込んだ指令に対する処理は実行されるものであるが、図２では、この点は、本発明と直接関係ないから省略している。

ねじ切削指令が読み込まれると、加工プログラムで指令されている主軸回転速度指令Ｓｃと、現在のオーバライド指令により変更された主軸回転速度Ｓovを比較しその差ΔＳを求める。すなわち上記した（１）式の処理を行う（ステップＡ２）。本実施形態においては、このステップＡ２が、速度変化量を求める比較手段を構成する。

次に、主軸回転速度の変化量ΔＳから上述した（２）式の演算を行って、送り軸であるＺ軸の追従誤差変化量ΔＺを求める（ステップＡ３）。本実施形態においては、このステップＡ３が、追従誤差変化量を演算する演算手段を構成する。
求めた追従誤差変化量ΔＺより、上記（３）式の演算を行って、ねじ切削のための送り軸（Ｚ軸）移動開始の遅延時間Ｔｄを求める（ステップＡ４）。本実施形態においては、このステップＡ４が、送り軸の移動開始の遅延時間に換算する換算手段を構成する。なお、（３）式における「ｎ」の値は、「ｎ≧ΔＺ／Ｐ」を満足する十分な値を設定しておく。

こうして求められた遅れ時間Ｔｄだけ、主軸オーバライドをかける前の開始時より遅らせて、ねじ切削のための送り軸（Ｚ軸）を移動開始させる（ステップＡ５）。このステップＡ５が、本実施形態における、送り軸の移動開始を遅延する遅延制御手段を構成する。例えば、オーバライドをかける前においては、ポジションコーダ７３からフィードバックされてくる１回転信号を検出した後、ｔ１時間後にねじ切削のための送り軸（Ｚ軸）の移動を開始したとすれば、今回は、１回転信号検出後、（ｔ１＋Ｔｄ）時間後に送り軸（Ｚ軸）の移動を開始させる。

以上のように、本実施形態では、ねじ切削の送り軸の移動開始を送り軸の追従誤差の変化量に相当する時間だけ遅らせるもので、検出器の出力等に依存するものではないから、検出器の分解能に影響されず、正確なタイミングでねじ切削のための移動開始を行わせることができるので、精度の高いねじ切削加工ができる。

本発明の一実施形態の要部ブロック図である。同実施形態におけるねじ切削の送り軸移動開始制御処理のフローチャートである。

符号の説明

１０数値制御装置
５０，５１，５２送り軸のサーボモータ
６０，６１，６２位置・速度検出器
７２主軸モータ
７３ポジションコーダ

Claims

ねじ切削機能と主軸回転速度のオーバライド機能を有する数値制御装置において、
加工プログラムに指令されている主軸速度のプログラム指令値と、該プログラム指令値に主軸回転オーバライドがかけられた主軸回転速度指令値との速度変化量を求める比較手段と、
該比較手段から得られた速度変化量と、ねじ切削でのピッチ指令値とサーボ系の応答感度とから、前記速度変化量による送り軸の追従誤差変化量を演算する演算手段と、
前記演算した送り軸の追従誤差変化量を前記ねじ切削でのねじピッチ指令値により送り軸の移動開始の遅延時間に換算する換算手段と、
前記換算した遅延時間に基づいて送り軸の移動開始を遅延する遅延制御手段と、
を備えたことを特徴とする数値制御装置。