(57)【要約】【課題】複数の駆動軸の速度を周期的に変化させる工作機械の振動を抑制することができる数値制御装置を提供すること。【解決手段】本開示の一態様に係る数値制御装置は、加工プログラムに基づいて、互いに異なる対象物をそれぞれ一定の周期で規則的に速度変化させるよう直線駆動する少なくとも２つの揺動駆動軸を制御する数値制御装置であって、前記少なくとも２つの揺動駆動軸の周期的変化成分の位相差を一定に保つよう前記少なくとも２つの揺動駆動軸を制御する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工プログラムに基づいて、互いに異なる対象物をそれぞれ一定の周期で規則的に速度変化させるよう直線駆動する少なくとも２つの揺動駆動軸を制御する数値制御装置であって、
前記少なくとも２つの揺動駆動軸の周期的変化成分の位相差を一定に保つよう前記少なくとも２つの揺動駆動軸を制御する数値制御装置。
【請求項２】
前記加工プログラムから前記少なくとも２つの揺動駆動軸の周期的変化成分の振幅及び周波数を取得する揺動条件取得部と、
前記少なくとも２つの揺動駆動軸の周期的変化成分の位相差を設定する位相差設定部と、
前記少なくとも２つの揺動駆動軸に対して、前記位相差設定部により設定された位相差が得られるよう異なる位相を割り当てる揺動位相設定部と、
前記揺動位相設定部によって割り当てられた位相で前記少なくとも２つの揺動駆動軸を動作させる指令信号を生成する指令生成部と、
を備える、請求項１に記載の数値制御装置。
【請求項３】
前記揺動位相設定部は、前記位相差設定部により設定された位相差を特定の前記揺動駆動軸の位相に加算することにより他の少なくとも１つの前記揺動駆動軸の位相を算出する、請求項２に記載の数値制御装置。
【請求項４】
前記指令生成部は、前記特定の揺動駆動軸のへの指令信号の値又は前記揺動駆動軸からのフィードバック信号の値に基づいて基準となる位相を取得する基準位相取得部を有する、請求項３に記載の数値制御装置。
【請求項５】
前記基準位相取得部は、前記特定の揺動駆動軸のへの指令信号の値又は特定の前記揺動駆動軸からのフィードバック信号の値と、前記揺動条件取得部が取得した周期的変化成分の振幅及び周波数とに基づいて、前記特定の揺動駆動軸の現在の位相を算出する、請求項４に記載の数値制御装置。
【請求項６】
前記指令生成部は、
前記加工プログラムに基づいて前記揺動駆動軸の速度から周期的変化成分を除いた一定の速度に対応する基準値を算出する基準値算出部と、
前記揺動条件取得部が取得した周期的変化成分の振幅及び周波数並びに前記揺動位相設定部によって割り当てられた位相で周期的に変化する前記基準値からの偏差を算出する偏差算出部と、
前記基準値と前記偏差とを足し合わせることにより前記揺動駆動軸の目標値を算出する目標値算出部と、
を有する、請求項２から５のいずれかに記載の数値制御装置。
【請求項７】
互いに平行な方向に対象物を駆動する２つの前記揺動駆動軸の位相差を略半周期に保つ、請求項１から６のいずれかに記載の数値制御装置。
【請求項８】
前記２つの揺動駆動軸の周期的変化成分の振幅が略等しい、請求項７に記載の数値制御装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれかに記載の数値制御装置と、
前記数値制御装置によって制御される少なくとも２つの揺動駆動軸と、
を備える、工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、数値制御装置及び工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
切削工具を加工対象であるワークに対して相対回転させる主軸、及び切削工具をワークに対して主軸の回転軸と平行な方向に相対移動させる送り軸を有し、主軸及び送り軸を協調動作させて切削工具によりワークを切削加工する例えば旋盤のような工作機械が用いられている。このような工作機械は、主軸及び送り軸並びに他の駆動軸が数値制御装置によって制御されることが少なくない。
【０００３】
旋盤等の工作機械では、通常、切削工具の刃先が連続してワークの表面の材料を削り取るため、ワークの材質によっては削り取られた材料が細長い削り屑（切粉）となり、切削工具に纏わりついてワークの加工を阻害する可能性がある。これに対して、例えば特許文献１に記載されるように、数値制御装置を用いて、切削工具の速度を一定の周期で規則的に変化させることで、ワークに対して切削工具を往復移動させる揺動切削を行う技術が知られている。揺動切削では、切削工具を往復移動させることにより定期的に切削工具がワークから離れるので、削り屑が一定の長さで切断される。
【０００４】
また、効率的に加工を行うために、例えば特許文献２に記載される並列２主軸旋盤のように、複数のワーク及びそれぞれのワークに対応する複数の工具を同時に駆動することができる工作機械が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−５６５１５号公報
【特許文献２】特開平５−３０９５０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載されるような揺動切削を、特許文献２に記載される並列２主軸旋盤のように独立した複数の駆動軸を有する工作機械に適用する場合、複数の工具等を往復移動させる駆動軸の揺動が重なり、駆動軸の揺動周期に合わせて工作機械全体が振動する可能性がある。すると、工作機械に異常な負荷が生じたり、工具の損耗が大きくなったり、加工精度が低下したりするという不都合が生じるおそれがある。
【０００７】
そこで、本開示は、複数の駆動軸の速度を周期的に変化させる工作機械の振動を抑制することができる数値制御装置及び工作機械を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の一態様に係る数値制御装置は、加工プログラムに基づいて、互いに異なる対象物をそれぞれ一定の周期で規則的に速度変化させるよう直線駆動する少なくとも２つの揺動駆動軸を制御する数値制御装置であって、前記少なくとも２つの揺動駆動軸の周期的変化成分の位相差を一定に保つよう前記少なくとも２つの揺動駆動軸を制御する。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、複数の駆動軸の速度を周期的に変化させる工作機械の振動を抑制することができる数値制御装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本開示の第１実施形態に係る工作機械の構成を示す模式図である。
【図２】図１の工作機械の数値制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本開示の第２実施形態に係る数値制御装置の構成を示すブロック図である。
【図４】本開示の第３実施形態に係る数値制御装置の構成を示すブロック図である。
【図５】本開示に係る工作機械の変形例の構成を示す模式図である。
【図６】本開示に係る工作機械の別の変形例の構成を示す模式図である。
【図７】本開示に係る工作機械のさらなる変形例の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本開示の実施形態に係る工作機械の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本開示の第１実施形態に係る工作機械１００の構成を示す模式図である。図２は、図１の工作機械の数値制御装置の構成を示すブロック図である。
【００１２】
工作機械１００は、それ自体が本開示に係る数値制御装置の一実施形態である数値制御装置１と、数値制御装置１によって制御される複数の駆動軸（第１主軸Ａｃ１、第２主軸Ａｃ２、第１揺動駆動軸Ａｚ１、第２揺動駆動軸Ａｚ２、第１切込軸Ａｘ１及び第２切込軸Ａｘ２）と、を備える。本実施形態の工作機械１００は、いわゆる平行２主軸旋盤である。
【００１３】
より詳しくは、工作機械１００は、互いに平行な２つの主軸Ａｃ１，Ａｃ２により独立して回転し、それぞれワーク（第１主軸Ａｃ１により回転する第１ワークＷ１及び第２主軸Ａｃ２により回転する第２ワークＷ２）を保持する２つのチャック（第１ワークＷ１を保持する第１チャックＣ１及び第２ワークＷ２を保持する第２チャックＣ２）を備える。また、工作機械１００は、第１揺動駆動軸Ａｚ１及び第１切込軸Ａｘ１によって直線駆動され、第１ワークＷ１を切削する第１切削工具（第１対象物）Ｔ１を保持する第１刃物台Ｒ１と、第２揺動駆動軸Ａｚ２及び第２切込軸Ａｘ２によって直線駆動され、第２ワークＷ２を切削する第２切削工具（第１対象物と異なる第２対象物）Ｔ２を保持する第２刃物台Ｒ２とを備える。工作機械１００において、揺動駆動軸Ａｚ１，Ａｚ２は、工具Ｔ１，Ｔ２を主軸Ａｃ１，Ａｃ２に平行に移動させる駆動軸（送り軸）であり、切込軸Ａｘ１，Ａｘ２は、工具Ｔ１，Ｔ２を主軸Ａｃ１，Ａｃ２及び揺動駆動軸Ａｚ１，Ａｚ２に垂直な方向に移動させる駆動軸である。
【００１４】
数値制御装置１は、主軸Ａｃ１，Ａｃ２、揺動駆動軸Ａｚ１，Ａｚ２及び切込軸Ａｘ１，２切込軸Ａｘ２を制御する。数値制御装置１は、中でも、異なる対象物（切削工具Ｔ１，Ｔ２）をそれぞれ一定の周期で規則的に速度変化させるよう、２つの揺動駆動軸Ａｚ１，Ａｚ２を制御する。特徴的には、数値制御装置１は、互いに平行な方向に切削工具Ｔ１，Ｔ２を駆動する２つの揺動駆動軸Ａｚ１，Ａｚ２の周期的変化成分の位相差を一定（略半周期）に保つよう２つの揺動駆動軸Ａｚ１，Ａｚ２を制御する。このため、第１揺動駆動軸Ａｚ１の速度変化の周波数と、第２揺動駆動軸Ａｚ２の速度変換の周波数とは等しい値になるよう制御される。
【００１５】
具体的な構成としては、数値制御装置１は、加工プログラムを解析するプログラム解析部１０と、プログラム解析部１０が解析した加工プログラムから２つの揺動駆動軸Ａｚ１，Ａｚ２の周期的変化成分の振幅及び周波数を取得する揺動条件取得部（第１揺動駆動軸Ａｚ１の周期的変化成分の振幅及び周波数を取得する第１揺動条件取得部２１及び第２揺動駆動軸Ａｚ２の周期的変化成分の振幅及び周波数を取得する第２揺動条件取得部２２）と、２つの揺動駆動軸Ａｚ１，Ａｚ２の周期的変化成分の位相差を設定する位相差設定部３０と、基準となる第１揺動駆動軸Ａｚ１（特定の揺動駆動軸）の位相を取得する基準位相取得部４０と、揺動駆動軸Ａｚ１，Ａｚ２に対して、位相差設定部３０により設定された位相差が得られるよう、第１揺動駆動軸Ａｚ１及び第２揺動駆動軸Ａｚ２に異なる位相を割り当てる揺動位相設定部５０と、揺動位相設定部５０によって割り当てられた位相で揺動駆動軸Ａｚ１，Ａｚ２を動作させる指令信号を生成する指令生成部（第１揺動駆動軸Ａｚ１を動作させる指令信号を生成する第１指令生成部６１及び第２揺動駆動軸Ａｚ２を動作させる指令信号を生成する第２指令生成部６２）と、を備える構成とすることができる。
【００１６】
数値制御装置１は、ＣＰＵ、メモリ等を有するコンピュータ装置に適切なプログラムを読み込ませることによって実現することができる。また、数値制御装置１の各構成要素は、機能的に区別されるものであって、物理的構成及び数値制御装置１を実現するためのプログラムの構造において明確に区分できるものでなくてもよい。
【００１７】
プログラム解析部１０は、加工プログラムを解析して、主軸Ａｃ１，Ａｃ２、揺動駆動軸Ａｚ１，Ａｚ２及び切込軸Ａｘ１，２切込軸Ａｘ２の時間毎の目標値を定めるための情報を算出する。プログラム解析部１０が算出する情報としては、主軸Ａｃ１，Ａｃ２の回転、揺動駆動軸Ａｚ１，Ａｚ２の揺動成分を含まない送り速度、揺動駆動軸Ａｚ１，Ａｚ２の周期的変化成分（速度変化の情報として提供されてもよく、位置変化の情報として提供されてもよい）の振幅及び周波数、切込軸Ａｘ１，Ａｘ２の切込速度、第１揺動駆動軸Ａｚ１と第２揺動駆動軸Ａｚ２との周期的変化成分のあるべき位相差等を含む。
【００１８】
第１揺動条件取得部２１は、プログラム解析部１０から、第１揺動駆動軸Ａｚ１の駆動に係る情報、具体的には、第１揺動駆動軸Ａｚ１の送り速度、並びに第１揺動駆動軸Ａｚ１の周期的変化成分の振幅及び周波数を取得する。第２揺動条件取得部２２は、プログラム解析部１０から、第２揺動駆動軸Ａｚ２の駆動に係る情報、具体的には、第２揺動駆動軸Ａｚ２の送り速度、並びに第２揺動駆動軸Ａｚ２の周期的変化成分の振幅及び周波数を取得する。
【００１９】
位相差設定部３０は、プログラム解析部１０から第１揺動駆動軸Ａｚ１と第２揺動駆動軸Ａｚ２との周期的変化成分のあるべき位相差等を取得し、基準となる位相に対する第１揺動駆動軸Ａｚ１及び第２揺動駆動軸Ａｚ２の位相差を割り当てる。本実施形態の数値制御装置１では、位相差設定部３０は、第１揺動駆動軸Ａｚ１には何もしないことで内部時間に依存する位相と等しい位相を割り当て、第２揺動駆動軸Ａｚ２には第１揺動駆動軸Ａｚ１に対して略半周期進んだ位相を割り当てる。つまり、位相差設定部３０は、２つの揺動駆動軸Ａｚ１，Ａｚ２の間に主従関係を設定する。なお、「略半周期」とは、好ましくは１３５°以上２２５°以下、より好ましくは１５０°以上２１０°以下、さらに好ましくは１６５°以上１９５°以下の位相差を意味する。
【００２０】
基準位相取得部４０は、第１揺動駆動軸Ａｚ１のフィードバック信号の値と、第１揺動条件取得部２１が取得した周期的変化成分の振幅及び周波数とに基づいて、第１揺動駆動軸Ａｚ１の現在の位相を算出する。つまり、本実施形態の数値制御装置は、第１揺動駆動軸Ａｚ１を独立して制御されるマスタ駆動軸とし、第２揺動駆動軸Ａｚ２をマスタ駆動軸に追従して制御されるスレーブ駆動軸とする。
【００２１】
揺動位相設定部５０は、位相差設定部３０により設定された位相差を第１揺動駆動軸Ａｚ１の位相に加算することより第２揺動駆動軸Ａｚ２の目標位相を算出する。
【００２２】
第１指令生成部６１は、第１揺動条件取得部２１が取得した第１揺動駆動軸Ａｚ１の周期的変化成分の振幅及び周波数、並びにプログラム解析部１０から取得した第１揺動駆動軸Ａｚ１の送り速度に基づいて、第１揺動駆動軸Ａｚ１の目標値を算出して第１揺動駆動軸Ａｚ１に対する指令信号を出力する。第２指令生成部６２は、揺動位相設定部５０が算出した目標位相、第２揺動条件取得部２２が取得した第２揺動駆動軸Ａｚ２の周期的変化成分の振幅及び周波数、並びにプログラム解析部１０から取得した第２揺動駆動軸Ａｚ２の送り速度に基づいて、第２揺動駆動軸Ａｚ２の目標値を算出して第２揺動駆動軸Ａｚ２に対する指令信号として出力する。
【００２３】
具体的構成としては、第１指令生成部６１は、プログラム解析部１０から取得した第１揺動駆動軸Ａｚ１の送り速度に基づいて、周期的変化成分を含まない第１揺動駆動軸Ａｚ１の動作の基準値を算出する第１基準値算出部７１と、第１揺動条件取得部２１が取得した周期的変化成分の振幅及び周波数並びに内部時間依存する位相に合致する位相で周期的に変化する偏差（基準値との差）を算出する第１偏差算出部８１と、第１基準値算出部７１が算出した基準値と第１偏差算出部８１が算出した偏差とを足し合わせることにより第１揺動駆動軸Ａｚ１の目標値を算出する第１目標値算出部９１とを有する。また、第２指令生成部６２は、プログラム解析部１０から取得した第２揺動駆動軸Ａｚ２の送り速度に基づいて、周期的変化成分を含まない第２揺動駆動軸Ａｚ２の動作の基準値を算出する第２基準値算出部７２と、第２揺動条件取得部２２が取得した周期的変化成分の振幅及び周波数並びに揺動位相設定部５０によって割り当てられた位相で周期的に変化する偏差を算出する第２偏差算出部８２と、第２基準値算出部７２が算出した基準値と第２偏差算出部８２が算出した偏差とを足し合わせることにより第２揺動駆動軸Ａｚ２の目標値を算出する第２目標値算出部９２とを有する。
【００２４】
基準値算出部７１，７２は、揺動駆動軸Ａｚ１，Ａｚ２のあるべき速度から周期的変化成分を除いた一定の速度に対応する基準値を算出する。基準値算出部７１，７２が算出する基準値としては、例えば速度を示す一定の値、時間に比例して変化する位置を示す値等とすることができる。
【００２５】
偏差算出部８１，８２は、揺動位相設定部５０が割り当てた位相、並びに揺動条件取得部２１，２２が取得した揺動駆動軸Ａｚ１，Ａｚ２の周期的変化成分の振幅及び周波数に基づいて第２揺動駆動軸Ａｚ２の周期的変化成分である偏差を算出する。具体的には、第１揺動駆動軸Ａｚ１の偏差Δ１は、例えば、振幅ｈ１、周波数ｆ及び内部時間ｔ（原点は任意のタイミングに設定可能）を用いて、Δ１＝ｈ１・ｓｉｎ（３６０°・ｆ・ｔ）として算出することができる。なお、本実施系形態では、第１揺動駆動軸Ａｚ１の目標値の位相θ１は０°である。一方、第２揺動駆動軸Ａｚ２の目標値の位相θ２は、例えば、基準位相取得部４０が取得した第１揺動駆動軸Ａｚ１の位相θ１を用いて、θ２＝θ１＋１８０°として算出することができる。
【００２６】
また、偏差算出部８１，８２は、揺動位相設定部５０が設定する第２揺動駆動軸Ａｚ２の位相が最初に「０°」になるまでは偏差の値を「０」としてもよい。つまり、数値制御装置１は、第１揺動駆動軸Ａｚ１の位相が１８０°になるまでは、第２揺動駆動軸Ａｚ２の駆動速度を変化させないようにしてもよい。
【００２７】
以上のように、工作機械１００において、数値制御装置１は、第１切削工具Ｔ１を駆動する揺動駆動軸Ａｚ１の周期的変化成分と第２切削工具Ｔ２を駆動する揺動駆動軸Ａｚ２の周期的変化成分との位相差を一定に保つよう２つの揺動駆動軸Ａｚ１，Ａｚ２を制御する。このため、工作機械１００では、第１切削工具Ｔ１が第１ワークＷ１に対して作用する力と、第２切削工具Ｔ２が第２ワークＷ２に対して作用する力とが略逆位相となる。このため、第１ワークＷ１を保持する第１チャックＣ１及び第２ワークを保持する第２チャックＣ２を保持する構造体に対して、第１揺動駆動軸Ａｚ１と第２揺動駆動軸Ａｚ２とが同じ方向の力を同時に作用させることがない。これによって、工作機械１００は、装置全体の振動を抑制することができるため、振動による過負荷、加工精度の低下、切削工具Ｔ１，Ｔ２の異常な損耗等の発生を防止することができる
【００２８】
数値制御装置１は、揺動条件取得部２１，２２、位相差設定部３０、揺動位相設定部５０、及び指令生成部６１，６２を有することによって、比較的容易に、第１揺動駆動軸Ａｚ１と第２揺動駆動軸Ａｚ２との位相差を一定に保つことができる。
【００２９】
数値制御装置１において、第２揺動位相設定部５０は、位相差設定部３０により設定された位相差を第１揺動駆動軸Ａｚの位相に加算することにより第２揺動駆動軸Ａｚ２の位相を算出するため、比較的容易に第２揺動駆動軸Ａｚ２の位相を設定することができる。このとき、基準となる第１揺動駆動軸Ａｚ１の位相を「０°」にすることによって、演算負荷の増大をさらに抑制できる。
【００３０】
また、本実施形態の数値制御装置１では、基準位相取得部４０が第１揺動駆動軸Ａｚ１のフィードバック信号の値に基づいて第１揺動駆動軸Ａｚ１の実際の位相を算出し、揺動位相設定部５０が第１揺動駆動軸Ａｚ１の実際の位相に位相差設定部３０が設定した位相差を加算することによって第２揺動駆動軸Ａｚ２の目標値の位相を定める。このため、数値制御装置１は、第１揺動駆動軸Ａｚ１と第２揺動駆動軸Ａｚ２との位相差を比較的高精度に制御することができる。これにより、工作機械１００は、確実に振動を抑制することができる。
【００３１】
また、数値制御装置１は、互いに平行な方向に切削工具Ｔ１，Ｔ２を駆動する２つの揺動駆動軸Ａｚ１，Ａｚ２の周期的変化成分の位相差を略半周期に保つよう２つの揺動駆動軸Ａｚ１，Ａｚ２を制御するため、２つの揺動駆動軸Ａｚ１，Ａｚ２が作用させる力が重畳されて大きくなることを確実に防止できる。この場合、２つのワークを均等に加工できるよう、２つの揺動駆動軸Ａｚ１，Ａｚ２の周期的変化成分の振幅が略等しいことが好ましい。なお、「振幅が略等しい」とは、大きい方の振幅の小さい方の振幅に対する比が好ましくは１.５以下、より好ましくは、１．２以下、さらに好ましくは１．１以下であることを意味する。
【００３２】
続いて、本開示の第２実施形態に係る数値制御装置１ａについて説明する。図３は、図１の工作機械１００において、図２の数値制御装置１に換えて用いることができる数値制御装置１ａの構成を示すブロック図である。
【００３３】
数値制御装置１ａは、加工プログラムを解析するプログラム解析部１０と、プログラム解析部１０が解析した加工プログラムから２つの揺動駆動軸Ａｚ１，Ａｚ２の周期的変化成分の振幅及び周波数を取得する揺動条件取得部（第１揺動駆動軸Ａｚ１の周期的変化成分の振幅及び周波数を取得する第１揺動条件取得部２１及び第２揺動駆動軸Ａｚ２の周期的変化成分の振幅及び周波数を取得する第２揺動条件取得部２２）と、２つの揺動駆動軸Ａｚ１，Ａｚ２の周期的変化成分の位相差を設定する位相差設定部３０と、基準となる第１揺動駆動軸Ａｚ１の位相を取得する基準位相取得部４０ａと、揺動駆動軸Ａｚ１，Ａｚ２に対して、位相差設定部３０により設定された位相差が得られるよう、第１揺動駆動軸Ａｚ１及び第２揺動駆動軸Ａｚ２に異なる位相を割り当てる揺動位相設定部５０と、揺動位相設定部５０によって割り当てられた位相で揺動駆動軸Ａｚ１，Ａｚ２を動作させる指令信号を生成する指令生成部（第１揺動駆動軸Ａｚ１を動作させる指令信号を生成する第１指令生成部６１及び第２揺動駆動軸Ａｚ２を動作させる指令信号を生成する第２指令生成部６２）と、を備える構成とすることができる。
【００３４】
図３の数値制御装置１ａの構成は、基準位相取得部４０ａの構成が図２の数値制御装置１の基準位相取得部４０の構成とは異なる点を除いて、図１の数値制御装置１の構成と同様である。このため、以降の実施形態について、先に説明した構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付して重複する説明を省略する。
【００３５】
基準位相取得部４０ａは、第１指令生成部６１から第１揺動駆動軸Ａｚ１への指令信号の値（第１目標値算出部９１が算出した目標値）と、第１揺動条件取得部２１が取得した周期的変化成分の振幅及び周波数とに基づいて、第１揺動駆動軸Ａｚ１の現在の位相を算出する。
【００３６】
本実施形態の数値制御装置１ａでは、基準位相取得部４０ａが第１揺動駆動軸Ａｚ１への指令信号の値に基づいて第１揺動駆動軸Ａｚ１の現在の位相を算出し、揺動位相設定部５０が第１揺動駆動軸Ａｚ１の実際の位相に位相差設定部３０が設定した位相差を加算することによって第２揺動駆動軸Ａｚ２の目標値の位相を定める。このため、数値制御装置１ａは、第１揺動駆動軸Ａｚ１の実際の位相を確認することはできないが、第１揺動駆動軸Ａｚ１が適切に制御されている限り、第１揺動駆動軸Ａｚ１と第２揺動駆動軸Ａｚ２との位相差を比較的高精度に制御することができる。また、数値制御装置１ａは、第１揺動駆動軸Ａｚ１からのフィードバック信号を用いないので、第１揺動駆動軸Ａｚ１の制御の誤差が大きい場合や第１揺動駆動軸Ａｚ１からのフィードバック信号にノイズが多い場合でも、第１揺動駆動軸Ａｚ１と第２揺動駆動軸Ａｚ２との位相差を比較的高精度に制御することができる。
【００３７】
さらに、本開示の第３実施形態に係る数値制御装置１ｂについて説明する。図４は、図１の工作機械１００において、図２の数値制御装置１に換えて用いることができる数値制御装置１ｂの構成を示すブロック図である。
【００３８】
数値制御装置１ｂは、加工プログラムを解析するプログラム解析部１０と、プログラム解析部１０が解析した加工プログラムから２つの揺動駆動軸Ａｚ１，Ｂｚ２の周期的変化成分の振幅及び周波数を取得する揺動条件取得部（第１揺動駆動軸Ａｚ１の周期的変化成分の振幅及び周波数を取得する第１揺動条件取得部２１及び第２揺動駆動軸Ａｚ２の周期的変化成分の振幅及び周波数を取得する第２揺動条件取得部２２）と、２つの揺動駆動軸Ａｚ１，Ｂｚ２の周期的変化成分の位相差を設定する位相差設定部３０と、位相差設定部３０により設定された位相差が得られるよう、第１揺動駆動軸Ａｚ１及び第２揺動駆動軸Ａｚ２に異なる位相を割り当てる揺動位相設定部５０ｂと、揺動位相設定部５０ｂによって割り当てられた位相で揺動駆動軸Ａｚ１，Ｂｚ２を動作させる指令信号を生成する指令生成部（第１揺動駆動軸Ａｚ１を動作させる指令信号を生成する第１指令生成部６１ｂ及び第２揺動駆動軸Ａｚ２を動作させる指令信号を生成する第２指令生成部６２ｂ）と、を備える構成とすることができる。
【００３９】
揺動位相設定部５０ｂは、第１指令生成部６１及び第２指令生成部６２に、数値制御装置１ｂの内部時間に依存する位相に対して異なるオフセットφ１，φ２（φ１−φ２≒１８０°）を与える。つまり、本実施形態の数値制御装置１ｂは、第１揺動駆動軸Ａｚ１と第２揺動駆動軸Ｂｚ２との間に主従関係を設定しない。
【００４０】
第１指令生成部６１ｂは、プログラム解析部１０から取得した第１揺動駆動軸Ａｚ１の送り速度に基づいて、第１揺動駆動軸Ａｚ１の基準値を算出する基準値算出部７１と、第１揺動条件取得部２１が取得した周期的変化成分の振幅及び周波数並びに数値制御装置１ｂの内部時間に依存する位相及び揺動位相設定部５０ｂから与えられるオフセットに基づいて周期的に変化する偏差を算出する第１偏差算出部８１ｂと、第１基準値算出部７１が算出した基準値と第１偏差算出部８１ｂが算出した偏差とを足し合わせることにより第１揺動駆動軸Ａｚ１の目標値を算出する第１目標値算出部９１とを有する。同様に、第２指令生成部６２ｂは、プログラム解析部１０から取得した第２揺動駆動軸Ａｚ２の送り速度に基づいて、第２揺動駆動軸Ａｚ２の基準値を算出する基準値算出部７２と、第２揺動条件取得部２２が取得した周期的変化成分の振幅及び周波数並びに数値制御装置２ｂの内部時間に依存する位相及び揺動位相設定部５０ｂから与えられるオフセットに基づいて周期的に変化する偏差を算出する第２偏差算出部８２ｂと、第２基準値算出部７２が算出した基準値と第２偏差算出部８２ｂが算出した偏差とを足し合わせることにより第２揺動駆動軸Ａｚ２の目標値を算出する第２目標値算出部９２とを有する。
【００４１】
第１偏差算出部８１ｂは、例えば、偏差Δ１をΔ１＝ｈ１・ｓｉｎ（３６０°・ｆ・ｔ+φ１）として算出することができる。この場合、第２偏差算出部８２ｂは、例えば、偏差Δ２をΔ２＝ｈ２・ｓｉｎ（３６０°・ｆ・ｔ+φ２）として算出することができる。このように、第１指令生成部６１及び第２指令生成部６２が、それぞれ時間関数として第１揺動駆動軸Ａｚ１及び第２揺動駆動軸Ａｚ２の目標値を算出することによって、比較的小さい演算負荷で、第１揺動駆動軸Ａｚ１と第２揺動駆動軸Ａｚ２との動作が重なって工作機械１００を大きく振動させることを防止できる。
【００４２】
以上、本開示に係る数値制御装置及び工作機械の実施形態について説明したが、本開示に係る数値制御装置及び工作機械は前述した実施形態に限るものではない。また、本実施形態に記載された効果は、本開示から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本開示に係る数値制御装置及び工作機械による効果は、本実施形態に記載されたものに限定されるものではない。
【００４３】
本開示に係る数値制御装置は、３以上の揺動駆動軸の周期的変化成分の位相差を一定に保つよう、３以上の揺動駆動軸を制御してもよい。例として、同様の切削を行う３つの切削工具を３つの揺動駆動軸によりそれぞれ駆動する場合、本開示に係る数値制御装置は、各揺動駆動軸の周期的変化成分の位相を１２０°ずつずらした状態に保つよう、３つの揺動駆動軸を制御してもよい。これによっても、３つの揺動駆動軸により作用する力が重なり合って大きな振動を生じることを防止することができる。この場合、３つの揺動駆動軸のうちの１つの揺動駆動軸の位相を基準として、他の２つの揺動駆動軸の位相を基準となる位相に対する位相差が一定の角度となるよう制御してもよい。つまり、１つのマスタ駆動軸に対して複数のスレーブ駆動軸を従属させてもよい。
【００４４】
本開示に係る工作機械は、図５に示すように、単一のワークＷの異なる部位を同時に加工する２つの工具Ｔ１，Ｔ２を駆動する２つの揺動駆動軸Ａｚ１，Ａｚ２を備える旋盤であってもよく、図６に示すように、複数のワークＷ１，Ｗ２と複数の回転工具Ｔ１，Ｔ２とを相対移動させる２つの揺動駆動軸Ａｚ１，Ａｚ２を備えるマルチスピンドルマシニングセンタであってもよい。さらに、本開示に係る工作機械は、異なる研磨材（ツール）又は研磨対象（ワーク）を周期的に速度変化させる多軸研磨装置（不図示）であってもよく、複数のワークと電極との距離を変化させる多軸放電加工装置（不図示）であってもよい。従って、本開示に係る数値制御装置は、このような多様な工作機械の制御に適用することができる。
【００４５】
本開示に係る数値制御装置及び工作機械は、工具とワークとの接触により生じ得る振動を抑制するためだけでなく、揺動駆動軸が駆動する対象物の慣性力により装置に発生し得る振動を抑制するために適用してもよい。つまり、開示に係る数値制御装置は、複数の揺動駆動軸が駆動する工具、ワーク等及びそれらを保持するベッド、チャック等の慣性力を互いに打ち消し合うよう、これらの揺動駆動軸の位相及び振幅を制御してもよい。また、この場合、駆動される揺動駆動軸は、工作機械における加工のために必要とされない駆動軸を含んでもよい。加工のために必要とされない駆動軸としては、例えば、ワークや工具を保持していないチャック、ベッド等を駆動する駆動軸とすることができる。
【００４６】
例として、図７に示す工作機械は、第１ワークＷ１を旋削する第１切削工具Ｔ１を駆動する第１揺動駆動軸Ａｚ１と、第２ワークＷ２を旋削する第２切削工具Ｔ２を第１揺動駆動軸Ａｚ１と平行方向に同じ位相で駆動する第２揺動駆動軸Ａｚ２と、第１揺動駆動軸Ａｚ１及び第２揺動駆動軸Ａｚ２の振動を相殺するために第１揺動駆動軸Ａｚ１及び第２揺動駆動軸Ａｚ２と平行方向に半周期異なる位相で例えばフライスヘッドＦ等を駆動する第３揺動駆動軸Ａｚ３とを備える。
【００４７】
本開示に係る数値制御装置は、それぞれ複数の揺動駆動軸からなる複数のグループを設定し、各グループ内の揺動駆動軸の位相差を一定に保つよう制御してもよい。この場合、グループ間で速度変化の周期が異なってもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１００  工作機械
１，１ａ，１ｂ  数値制御装置
Ａｚ１，Ａｚ２  揺動駆動軸
Ｗ１，Ｗ２  ワーク
Ｔ１，Ｔ２  切削工具（対象物）
１０  プログラム解析部
２１，２２  第１揺動条件取得部
３０  位相差設定部
４０，４０ａ  基準位相取得部
５０，５０ｂ  揺動位相設定部
６１，６２，６１ｂ，６２ｂ  指令生成部
７１，７２  基準値算出部
８１，８２，８１ｂ，８２ｂ  偏差算出部
９１，９２  目標値算出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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