(57)【要約】【課題】象限突起補正等に関するＮＣパラメータの調整を容易に行うことができる工作機械の制御装置を提供する。【解決手段】複数のＮＣパラメータの調整レベルをそれぞれスライド式又はロータリ式の調整手段３で変えることができる入力部と、ＮＣパラメータを変更することによって変化する機械の状態を図形で表した図形データを記憶するとともに、入力部で入力したＮＣパラメータの調整レベルに対応した図形データを生成する図形データ生成部７と、生成された図形データに基づいて図形を画面に表示する表示部４と、を具備する。【選択図】図１
2011150648.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
設定されたＮＣパラメータに基づいてサーボモータを制御するＮＣ装置を備えた工作機械の制御装置において、
複数の前記ＮＣパラメータの調整レベルを変更するスライド式又はロータリ式の調整手段を有した入力部と、
前記ＮＣパラメータを変更することによって変化する機械の状態を表した図形を画面に表示する表示部と、
前記入力部で入力した前記ＮＣパラメータの調整レベルに対応して、前記表示部の画面に表示する前記図形の図形データを生成する図形データ生成部と、
を具備することを特徴とした工作機械の制御装置。
【請求項２】
前記入力部で入力した複数の前記ＮＣパラメータの調整レベルの組合せを記憶する記憶部を更に具備する請求項１に記載の工作機械の制御装置。
【請求項３】
前記記憶部に記憶されている前記ＮＣパラメータの調整レベルの組合せを読み出すコードを含んだ加工プログラムの実行時に、前記表示部は、読み出された前記ＮＣパラメータの調整レベルの組合せに対応した前記図形データに基づいて生成された図形を画面に表示する請求項２に記載の工作機械の制御装置。
【請求項４】
前記入力部の調整手段は、タッチパネルに所定の範囲を移動可能に表示されたスライダ又はロータリスイッチと、該スライダ又はロータリスイッチの指示位置に対応した数値データを送出する出力部とを有する請求項１から３のいずれか１項に記載の工作機械の制御装置。
【請求項５】
前記表示部は、象限突起、主軸熱変位又は送り軸の加減速時定数を補正するためのＮＣパラメータを変更することによって変化する機械の状態を表す図形を画面に表示する請求項１から４のいずれか１項に記載の工作機械の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＮＣパラメータの調整を行うことができる工作機械の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＮＣ工作機械の送り軸を駆動するサーボモータは数値制御装置からの指令により制御される。サーボモータが、数値制御装置からの指令を受けてから実際に動作するまでは、種々の原因によって生じる時間遅れのために加工誤差を生じることがある。時間遅れの例には、送り軸方向を反転する際（円弧加工等の象限切換わり時を含む）や、一時停止後に再起動する際に、バックラッシ、弾性変形、摺動面の静止摩擦力等に起因するロストモーションによる時間遅れがある。加工誤差は、実際に加工されたワークを形状測定して評価するのが一般的である。加工誤差を小さくするためには、加工誤差に影響を与える工作機械のＮＣパラメータを調整して、再度テスト加工を行い、形状測定及び形状評価を行う。例えば、サーボモータが円弧指令を受けた場合に、送り方向が反転する送り軸の動作タイミングがずれることによって生じる形状誤差としての象限突起は、反転送り軸の時間遅れを小さくするように工作機械のＮＣパラメータを調整することにより補正される。
【０００３】
しかしながら、テスト加工を行った後に形状測定及び形状評価を行うトライアルアンドエラー方式にてＮＣパラメータを調整することは、非常に時間を要する作業となるため、より簡単な方法でＮＣパラメータを調整する方法が求められている。象限突起補正等に関するＮＣパラメータの調整をする工作機械の制御装置の従来の例が特許文献１及び２で開示されている。
【０００４】
特許文献１に記載された発明は、位置フィードバックデータの軌跡を描画して、象限突起を図形的に表示し、サーボ系の調整作業を行うサーボ制御装置を開示する。
【０００５】
特許文献２に記載された発明は、制御条件に応じた最適なＮＣパラメータを選択的に使用することができる数値制御装置を開示する。数値制御装置は、制御条件（加工条件）と制御パラメータとの対応を表すパラメータテーブルを記憶する記憶手段と、パラメータ切換え指令によって制御パラメータをパラメータテーブルから読み出してサーボ制御手段に設定する制御手段と、を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２２７８８６号公報
【特許文献２】特開平１１−２３１９１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来、工作機械のＮＣパラメータは固定のパラメータとして機械の据付け時に一度設定されると、以後そのまま同一のＮＣパラメータが使用されていたため、ＮＣパラメータの調整や設定が煩わしいという問題を認識するまでには至らなかった。しかし、多品種少量生産を実現するための加工の多様化のニーズの高まりによって、固定のパラメータと認識されていたＮＣパラメータの値を変更する必要性が高まっている。ＮＣパラメータの一つであるバックラッシ加速量パラメータは、送り軸反転時のサーボモータの加速制御において、ワークの材質、ワークの加工箇所の形状、加工条件などに応じて変化する象限突起を補正するパラメータであり、加工面品位を高める上で象限突起を無視できない場合には、バックラッシ加速量パラメータを最適な値に調整する必要がある。
【０００８】
特許文献１の技術では、ＮＣパラメータを変更した時に象限突起がどのように変化するかがわからないという問題があった。特許文献２は、加工条件の異なる複数の加工指令が含まれる一つのＮＣプログラムの実行中に、制御パラメータの値を自動的に調整する方法を開示するが、パラメータテーブルに記憶される制御パラメータは予め実験的に求められるものであり、トライアルアンドエラー方式にて制御パラメータを求めることは、非常に時間を要する作業となる。
【０００９】
本発明は、ＮＣパラメータの調整作業を容易に行うことができる工作機械の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明によれば、設定されたＮＣパラメータに基づいてサーボモータを制御するＮＣ装置を備えた工作機械の制御装置において、複数の前記ＮＣパラメータの調整レベルを変更するスライド式又はロータリ式の調整手段を有した入力部と、前記ＮＣパラメータを変更することによって変化する機械の状態を表した図形を画面に表示する表示部と、前記入力部で入力した前記ＮＣパラメータの調整レベルに対応して、前記表示部の画面に表示する前記図形の図形データを生成する図形データ生成部と、を具備することを特徴とした工作機械の制御装置が提供される。
このような構成にしたので、オペレータは、ＮＣパラメータを変更することによって、変化する機械の状態を表した図形を表示部の画面で見ることができる。そして、入力部の調整手段によってＮＣパラメータの調整レベルを調整すると、図形データ生成部で調整レベルに対応した図形データが生成されて表示部に刻々送られ、表示部の画面に表示されている図形が変化する。オペレータはその変化する図形を見ながら調整レベルを調整する。
【００１１】
また、本発明によれば、前記入力部で入力した複数の前記ＮＣパラメータの調整レベルの組合せを記憶する記憶部を更に具備する工作機械の制御装置が提供される。
この構成により、複数のＮＣパラメータの組合せを記憶部に補正モード１，２，３・・・として記憶させることができる。
【００１２】
また、本発明によれば、前記記憶部に記憶されている前記ＮＣパラメータの調整レベルの組合せを読み出すコードを含んだ加工プログラムの実行時に、前記表示部は、読み出された前記ＮＣパラメータの調整レベルの組合せに対応した前記図形データに基づいて生成された図形を画面に表示する工作機械の制御装置が提供される。
この構成により、例えばＭコードに続けて補正モードの番号を記述した加工プログラムを作成し、その加工プログラムを実行したとき、記憶部から補正モードの番号に対応したＮＣパラメータの組合せが読み込まれ、読み込んだ各ＮＣパラメータの調整レベルの組合せに対応した図形が表示部の画面に表示される。
【００１３】
また、本発明によれば、前記入力部の調整手段は、タッチパネルに所定の範囲を移動可能に表示されたスライダ又はロータリスイッチと、該スライダ又はロータリスイッチの指示位置に対応した数値データを送出する出力部とを有する工作機械の制御装置が提供される。
この構成により、入力部の調整手段は、タッチパネルに表示したスライダ又はロータリスイッチであって、そのスライダ又はロータリスイッチを移動させることによって、出力させる数値データが可変となる。
【００１４】
また、本発明によれば、前記表示部は、象限突起、主軸熱変位又は送り軸の加減速時定数を補正するためのＮＣパラメータを変更することによって変化する機械の状態を表す図形を画面に表示する工作機械の制御装置が提供される。
この構成により、ＮＣパラメータは、象限突起、主軸熱変位、送り軸加減速時定数等を補正することが可能なものであり、ＮＣパラメータを変更することによって変化する機械の状態を図形で表せるものなら本発明の対象となり得る。
【発明の効果】
【００１５】
以上の如く、本発明の工作機械の制御装置によれば、実際に工作機械を動かすことなく、表示部に表示する図形の変化を見ながら、ワークの材質、ワークの加工箇所の形状、加工条件に応じた最適なＮＣパラメータの値を調整することができ、加工現場においてＮＣパラメータの調整を容易に行うことができ、加工の多様化に柔軟に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の工作機械の制御装置の一実施形態を示すブロック図である。
【図２】ＮＣパラメータ調整時のフローチャートである。
【図３】加工プログラム実行時に予め設定されているＮＣパラメータの組合せが読み込まれ、対応する図形が表示される工程を示すフローチャートである。
【図４】象限突起補正のためのバックラッシ加速量パラメータの調整画面を示す図である。
【図５】バックラッシ加速量パラメータの調整レベルに応じて変化する図形を示す図である。
【図６】熱変位パラメータの調整画面に表示する図形の一例を示す図面である。
【図７】送り軸の加減速パラメータの調整画面に表示する図形の一例を示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の工作機械の制御装置は、垂直な主軸を有する立形マシニングセンタや、水平な主軸を備えた横形マシニングセンタや、ターニングセンタや、他のＮＣ工作機械と共に使用される。ＮＣパラメータは、送り軸や主軸を駆動するサーボモータの制御系パラメータであり、各種ゲインや時定数の他、円弧補間時に送り軸の移動方向が反転する箇所で生じる象限突起を補正するためのバックラッシ加速量パラメータや、主軸の熱変位を補正するための熱変位量パラメータや、送り軸の加速度を補正するための加減速時定数パラメータが含まれる。
【００１８】
表示部に表示される図形には、調整されるＮＣパラメータがバックラッシ加速量パラメータの場合に表示される象限突起を含む工具軌跡や、ＮＣパラメータが熱変位量パラメータの場合に表示される各軸方向に熱変位する主軸や、ＮＣパラメータが送り軸の加減速時定数パラメータの場合に表示される各送り軸の速度の立ち上がり、立ち下がり特性を示すグラフが含まれる。表示部にＮＣパラメータの値を変更することによって変化する機械の状態を表した図形が表示されるので、ＮＣパラメータの値の変化と図形の変化が対応付けられ、ＮＣパラメータの調整を容易に行うことが可能となる。
【００１９】
以下において、工作機械の制御装置を詳細に説明する。図１には、本実施形態の工作機械の制御装置のブロック図が示されている。図示される制御装置１は、バックラッシ加速量パラメータの値を変更するために使用する調整用スライダ３と、バックラッシ加速量パラメータの値に対応して変化する象限突起を含む工具軌跡を示す図形を表示する図形表示部４と、調整用スライダ３により変更されるバックラッシ加速量パラメータの値を変更することによって変化する機械の状態を表した図形データを生成する図形データ生成部７と、工作機械の特性、ワークの材質、ワークの加工箇所の形状などに応じて調整される複数のバックラッシ加速量パラメータの組合せを記憶する記憶部１３と、を備え、バックラッシ加速量パラメータの変更時に、図形データ生成部７で生成された図形データに基づいて作成された図形を図形表示部４に表示する。
【００２０】
本実施形態では、ＮＣパラメータとして、円弧補間時に送り軸の移動方向が反転する箇所で、ロストモーションによって発生する象限突起を補正するためのバックラッシ加速量パラメータを対象としている。バックラッシ加速量パラメータは、サーボモータのトルク制御において指令電流に加算する補正電流値を決めるものであり、送り軸反転直後の送り速度を指令値に加えて大きくし、反転動作の遅れを小さくするものである。本実施形態では、調整用スライダ３と図形表示部４が一体化された入力／表示部２としてのタッチパネルが用いられる。調整用スライダ３は、タッチパネル画面上に表示されているスライド式の調整手段であるが、これに限るものではなく、ロータリスイッチ等の回転式の調整手段とすることも可能である。また、調整用スライダ３と図形表示部４とを別体として構成することもでき、この場合は調整手段にスライド式やロータリ式のハードスイッチを適用することができる。
【００２１】
図形データ生成部７は、モード読込み部８、ＮＣパラメータ変換部９、ＮＣパラメータ書換え部１０などと共に演算制御部６を構成している。演算制御部６は、ＮＣパラメータ変換部９で調整用スライダ３の調整量に応じてバックラッシ加速量パラメータの値を演算し、図形データ生成部７でバックラッシ加速量パラメータの値を変えることによって変化する象限突起の状態を反映させた図形データを生成する。また、演算制御部６は、図３の説明で後述するように、加工プログラムの実行中は、モード読込み部８でＭコードにより指定された所定のユーザ補正モードを記憶部１３から読み込み、ＮＣパラメータ書換え部１０でバックラッシ加速量パラメータの書換えを行う。図形データ生成部７は、象限突起の形状を表す数式を有しており、スライダで指示された値のバックラッシ加速量が入力されると、この数式による演算が行われて、新たな図形データが生成される。数式に代え、すべてのバックラッシ加速量と図形との関係が一つ一つ予め記憶されており、指示されたバックラッシ加速量に対応した図形が読み出される方式で新たな図形データが生成されるという構成にしてもよい。
【００２２】
記憶部１３は、工作機械の出荷時又は据付け時にメーカ側で予め設定されるバックラッシ加速量正パラメータを記憶する。ユーザ側が象限突起の大きさを無視できる場合には、出荷時設定のバックラッシ加速量パラメータが変更されることなく使用される。本発明は、出荷時のバックラッシ加速量パラメータを変更するものであるため、記憶部１３は、出荷時設定のバックラッシ加速量パラメータに加え、変更されたバックラッシ加速量パラメータを記憶する領域である複数のユーザ補正モード１，２，３・・・を備えている。個々のユーザ補正モードには、軸別及び方向別で変更された６つのバックラッシ加速量パラメータの一組が記憶される。すなわち、図４に示すように、個々のユーザ補正モードには、互いに直交する３つの直線送り軸Ｘ，Ｙ，Ｚ対して、プラス方向及びマイナス方向の合計６つのバックラッシ加速量パラメータが記憶される。個々のユーザ補正モードは、ワークの材質、ワークの加工箇所の形状、加工条件、使用する工具の種類などに応じて異なるバックラッシ加速量パラメータを有している。
【００２３】
次に、図２を参照して、バックラッシ加速量パラメータを例にしてＮＣパラメータの調整方法について説明する。バックラッシ加速量パラメータを調整する際は、ステップＳ１において、タッチパネルの画面上に表示されている互いに直交する３つの送り軸Ｘ，Ｙ，Ｚに関する計６つの調整用スライダ３を左右に動かして、補正方向と補正量をそれぞれ調整する。調整用スライダ３を操作すると、ステップＳ２において、各調整用スライダ３の調整レベルの値がバックラッシ加速量パラメータに変換される。ステップＳ３では、変換されたバックラッシ加速量パラメータが、軸別及び方向別にグループ化されて記憶部のユーザ補正モードに記憶される。ステップＳ４では、タッチパネルの画面上でバックラッシ加速量パラメータが反映された所定の大きさの象限突起を示す図形データを生成し、図４に示すように、ステップＳ５で生成した図形データを表示する。図５には、一例として、Ｚ軸プラス方向の調整用スライダ３を操作したときの調整レベルに応じた象限突起が示されている。図５（ｃ）に示すように、調整レベル０では象限突起の新たな補正がなされず、出荷時設定のままである。図５（ａ）、（ｂ）に示すように、調整レベルがマイナス側では象限突起が凸側になる。逆に、図５（ｄ）、（ｅ）に示すように、調整レベルがプラス側では象限突起が凹側になる。これにより、オペレータは、象限突起の大きさを画面上で確認しながら、バックラッシ加速量パラメータを最適な値に調整することが可能となる。
【００２４】
図３は、加工プログラム実行時のバックラッシ加速量パラメータの変換方法を示している。加工プログラムには予めＭコードに続けてユーザ補正モードの番号を記述しておく。加工プログラム実行時は、ステップＳ１１においてＮＣ装置１５が加工プログラムを読み取り解釈してＭコードを認識すると、ステップＳ１２においてＭコードで指定されたユーザ補正モードを記憶部から読み込む。ステップＳ１３では、各調整用スライダ３の調整レベルの値がバックラッシ加速量パラメータに変換される。ステップＳ１４ではバックラッシ加速量パラメータの値が変換されたバックラッシ加速量パラメータの値に書き換えられ、ステップＳ１５では、タッチパネルの画面上でバックラッシ加速量パラメータの値を変えることによって変化する象限突起の状態が反映された所定の大きさの象限突起を示す図形データを生成し、ステップＳ１５で生成した図形データを表示する。これによって、オペレータは、加工プログラムの実行時にも象限突起の大きさを画面上で確認することができるようになり、加工の信頼性を高めることが可能となる。
【００２５】
以上のように、本実施形態の工作機械の制御装置によれば、調整用スライダにより調整レベルを操作すると、調整レベルに応じてバックラッシ加速量パラメータの値が変化し、バックラッシ加速量パラメータの値を変えることによって変化する象限突起の状態を反映させた図形データが生成され、表示部に所定の大きさの象限突起を示す図形データが表示される。これによって、実際に工作機械を動かすことなく、表示部に表示する象限突起の変化を見ながら、ワークの材質、ワークの加工箇所の形状、加工条件に応じてバックラッシ加速量パラメータを最適な値に調整することができる。このため、バックラッシ加速量パラメータの調整を容易に行うことができ、加工の多様化に柔軟に対応することができる。
【００２６】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。本実施形態では、バックラッシ加速量パラメータを調整する態様について説明しているが、象限突起を補正するパラメータは、他にバックラッシ量パラメータやバックラッシ加速時間パラメータ等種々ある。これらの各ＮＣパラメータのレベルを調整して象限突起を補正してもよいし、複数のＮＣパラメータの組合せ方を調整して象限突起を補正してもよい。また、工作機械の主軸の熱変位を補正するための熱変位補正量パラメータや、工作機械の送り軸が加減速をする際の加速度を補正するための送り軸加減速時定数パラメータを本実施形態で説明した方法で調整することも可能である。
【００２７】
熱変位量パラメータを調整するときに表示する図形の一例を図６に、送り軸の加減速パラメータを調整するときに表示する図形の一例を図７にそれぞれ示す。図６は、主軸の先端位置を示す基準図形（実線）に対して、熱変位量パラメータを調整したときに変化する主軸の変位量と変位方向が一目でわかるように図形で表している（破線及び一点鎖線）。図７は、例えばＸ軸の切削送り速度の加減速時の速度曲線を示す基準図形（実線）に対して、加減速時定数パラメータを調整したときに変化する速度曲線のパターンが一目でわかるように図形で表している（破線及び一点鎖線）。
【符号の説明】
【００２８】
１    制御装置
２    入力／表示部
３    調整用スライダ
４    図形表示部
６    演算制御部
７    図形データ生成部
１３    記憶部
【図１】
2011150648.tif 000003
【図２】
2011150648.tif 000004
【図３】
2011150648.tif 000005
【図４】
2011150648.tif 000006
【図５】
2011150648.tif 000007
【図６】
2011150648.tif 000008
【図７】
2011150648.tif 000009