(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具または加工対象に設けられた駆動軸によって、前記工具と前記加工対象とを相対的に振動を伴いながら移動経路に沿って移動させて前記加工対象の加工を行う数値制御装置であって、
加工プログラムから、前記移動経路における送り速度およびクランプ速度を読み出す解析処理部と、
与えられた振動切削条件に基づいて、前記送り速度による移動に前記振動が重畳した後の振動重畳後速度を算出する振動重畳後速度算出部と、
前記振動重畳後速度が前記クランプ速度を超える場合は、前記クランプ速度以下となるように前記送り速度を低減する振動速度クランプ部と、
を備える
ことを特徴とする数値制御装置。
【請求項２】
工具または加工対象に設けられた駆動軸によって、前記工具と前記加工対象とを相対的に振動を伴いながら移動経路に沿って移動させて前記加工対象の加工を行う数値制御装置であって、
加工プログラムから、前記移動経路における送り速度を読み出す解析処理部と、
クランプ速度を保持する記憶部と、
与えられた振動切削条件に基づいて、前記送り速度による移動に前記振動が重畳した後の振動重畳後速度を算出する振動重畳後速度算出部と、
前記振動重畳後速度が前記クランプ速度を超える場合は、前記クランプ速度以下となるように前記送り速度を低減する振動速度クランプ部と、
を備える
ことを特徴とする数値制御装置。
【請求項３】
前記工具または前記加工対象に複数の前記駆動軸が設けられ、
前記記憶部は、前記駆動軸毎の複数の前記クランプ速度を保持し、
前記振動重畳後速度算出部は、前記駆動軸毎の前記振動重畳後速度を算出し、
前記振動速度クランプ部は、前記駆動軸毎の前記振動重畳後速度のいずれかが当該駆動軸の前記クランプ速度を超える場合は、複数の前記駆動軸毎の前記振動重畳後速度それぞれが当該駆動軸の前記クランプ速度以下となるように前記送り速度を低減する
ことを特徴とする請求項２に記載の数値制御装置。
【請求項４】
前記振動速度クランプ部は、前記クランプ速度を前記振動重畳後速度で割った値であるクランプ比を前記送り速度に乗ずることにより前記送り速度を低減する
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の数値制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークとワークを加工する工具とを相対的に移動制御する数値制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来では、旋削加工において、切削工具をワークに対して送り動作させる切削工具送り機構と、上記切削工具を低周波振動させて切削工具送り駆動モータを制御する制御機構と、を有する数値制御装置が提案されている（特許文献１〜３参照）。この数値制御装置では制御機構は、各種設定を行う操作手段と、操作手段によって設定されたワークの回転数または切削工具１回転当たりの切削工具の送り量に応じて、切削工具を同期させて送り動作させる２５Ｈｚ以上の低周波で動作可能なデータとして、送り軸のイナーシャまたはモータ特性等の機械特性に応じた少なくとも切削工具送り機構の前進量、後退量、前進速度、後退速度が予め表にされて格納されている振動切削情報格納手段と、振動切削情報格納手段に格納されている当該データに基づいて切削工具送り駆動モータを制御してなるモータ制御手段と、を有している。これによって、補間経路に沿って前進、後退動作を繰り返すことによって、低周波振動を生成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５０３３９２９号公報
【特許文献２】特許第５１３９５９１号公報
【特許文献３】特許第５１３９５９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１〜３においては、プログラムから指定した移動指令に対して移動方向の振動を重畳した移動指令を生成して、モータを駆動する方法が示されている。しかし、プログラムにおいて指定された移動指令に対して振動を重畳すると、振動重畳後の移動指令速度は、プログラムにおいて指定された移動速度に比べて大きくなる場合があり、機械のオペレータが予期していないような大きな速度が発生して機械に対して負荷をかける可能性があった。【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、低周波振動切削時に振動を重畳した移動速度が機械に対して負荷をかけないように制御できる数値制御装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、工具または加工対象に設けられた駆動軸によって、前記工具と前記加工対象とを相対的に振動を伴いながら移動経路に沿って移動させて前記加工対象の加工を行う数値制御装置であって、加工プログラムから、前記移動経路を移動させる送り速度およびクランプ速度を読み出す解析処理部と、与えられた振動切削条件に基づいて、前記送り速度による移動に前記振動が重畳した後の振動重畳後速度を算出する振動重畳後速度算出部と、前記振動重畳後速度が前記クランプ速度を超える場合は、前記クランプ速度以下となるように前記送り速度を低減する振動速度クランプ部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明にかかる数値制御装置は、低周波振動切削時に振動を重畳した移動速度が機械に対して負荷をかけないように制御できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１および２における数値制御装置の構成の一例を示すブロック図
【図２】実施の形態における数値制御装置の軸の構成を模式的に示す図であって、図２（ａ）は、工具のみをＺ軸とＸ軸方向に移動させる場合の図、図２（ｂ）は、加工対象をＺ軸方向に移動させ、工具をＸ軸方向に移動させる場合の図
【図３】振動切削条件の例を示す図
【図４】移動量の時間変化において図３の各振動切削条件がいずれの量に該当するかを示した図
【図５】振動条件の例を示す図
【図６】送り速度［毎分］＝５０［ｍｍ／ｍｉｎ］における移動距離の時間変化を示す図
【図７】送り速度［毎分］＝２０［ｍｍ／ｍｉｎ］における移動距離の時間変化を示す図
【図８】実施の形態１にかかる加工プログラムの一部を示す図
【図９】図８の加工プログラムで示されるＸ軸方向およびＺ軸方向における移動経路を示す図
【図１０】実施の形態１にかかる振動切削条件を示す図
【図１１】実速度をクランプしなかった場合の振動切削移動の様子を示す図
【図１２】本発明の実施の形態１および２において実速度のクランプを実行する手順を示すフローチャート
【図１３】実施の形態１において実速度をクランプした場合の振動切削移動の様子を示す図
【図１４】実施の形態２にかかる振動切削条件を示す図
【図１５】実速度をクランプしなかった場合の振動切削移動の様子を示す図
【図１６】実施の形態２において実速度をクランプした場合の振動切削移動の様子を示す図
【図１７】本発明の実施の形態３における数値制御装置の構成の一例を示すブロック図
【図１８】実施の形態３にかかる加工プログラムの一部を示す図
【図１９】実施の形態３においてパラメータとして駆動軸別にクランプ速度を設定する例を示す図
【図２０】各駆動軸の速度をクランプしなかった場合の振動切削移動の様子を示す図
【図２１】各駆動軸の速度をクランプしなかった場合の振動切削移動の様子を駆動軸別に示す図
【図２２】各駆動軸の速度をクランプしなかった場合のＸ軸の振動切削移動の様子を示す図
【図２３】各駆動軸の速度をクランプしなかった場合のＺ軸の振動切削移動の様子を示す図
【図２４】実施の形態３において実速度のクランプを実行する手順を示すフローチャート
【図２５】実施の形態３において実速度をクランプした場合の振動切削移動の様子を示す図
【図２６】実施の形態３において実速度をクランプした場合の振動切削移動の様子をＸ軸Ｚ軸別に示す図
【図２７】実施の形態３において実速度をクランプした場合のＸ軸の振動切削移動の様子を示す図
【図２８】実施の形態３において実速度をクランプした場合のＺ軸の振動切削移動の様子を示す図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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、これら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。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１にかかる数値制御装置１の構成の一例を示すブロック図である。数値制御装置１は、駆動部１０と、入力操作部２０と、表示部３０と、制御演算部４０と、を有する。
【００１１】
駆動部１０は、加工対象および工具のいずれか一方または両方を少なくとも２軸方向に駆動する機構である。駆動部１０は、数値制御装置１上で規定された各軸方向に加工対象または工具を移動させるサーボモータ１１と、サーボモータ１１の位置および速度を検出する検出器１２と、検出器１２によって検出される位置および速度に基づいて、加工対象または工具の位置および速度の制御を行う各軸方向のＸ軸サーボ制御部１３ＸおよびＺ軸サーボ制御部１３Ｚと、を有する。なお、以下では、駆動軸の方向を区別する必要がない場合には、Ｘ軸サーボ制御部１３ＸおよびＺ軸サーボ制御部１３Ｚを単にサーボ制御部１３と表記する。本実施の形態１による数値制御装置１は、工具または加工対象に設けられたこれらの駆動軸によって、工具と加工対象とを相対的に振動を伴いながら移動経路に沿って移動させて加工対象の加工を行う。
【００１２】
また、駆動部１０は、加工対象を保持する主軸を回転させる主軸モータ１４と、主軸モータ１４の位置および回転数を検出する検出器１５と、検出器１５によって検出される位置および回転数に基づいて、主軸の回転を制御する主軸制御部１６と、を有する。
【００１３】
入力操作部２０は、キーボード、ボタンまたはマウスといった入力手段によって構成され、ユーザによる数値制御装置１に対するコマンドの入力または加工プログラムもしくはパラメータなどの入力が行われる。表示部３０は、液晶表示装置などの表示手段によって構成され、制御演算部４０によって処理された情報が表示される。
【００１４】
制御演算部４０は、入力制御部４１と、データ設定部４２と、記憶部４３と、画面処理部４４と、解析処理部４５と、機械制御信号処理部４６と、ＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）回路部４７と、補間処理部４８と、加減速処理部４９と、軸データ出力部５０と、を有する。
【００１５】
入力制御部４１は、入力操作部２０から入力される情報を受け付ける。データ設定部４２は、入力制御部４１で受け付けられた情報を記憶部４３に記憶させる。一例として、入力制御部４１は、入力された内容が加工プログラム４３２の編集の場合には、記憶部４３に記憶されている加工プログラム４３２に編集された内容を反映させ、パラメータが入力された場合には記憶部４３のパラメータ４３１の記憶領域に記憶させる。
【００１６】
記憶部４３は、制御演算部４０の処理で使用されるパラメータ４３１、実行される加工プログラム４３２および表示部３０に表示させる画面表示データ４３３といった情報を記憶する。また、記憶部４３には、パラメータ４３１および加工プログラム４３２以外の一時的に使用されるデータを記憶する共有エリア４３４が設けられている。画面処理部４４は、記憶部４３の画面表示データ４３３を表示部３０に表示させる制御を行う。
【００１７】
解析処理部４５は、１以上のブロックを含む加工プログラム４３２を読み込み、読み込んだ加工プログラムを１ブロック毎に解析し、移動経路方向の送り速度を読み出し、１ブロックで移動する移動指令を生成する移動指令生成部４５１と、加工プログラム４３２に振動指令が含まれているかを解析し、振動指令が含まれている場合に、振動指令に含まれる振動条件を生成する振動指令解析部４５２と、を有する。振動指令解析部４５２が生成する振動条件には、周波数および振幅が含まれる。解析処理部４５は、さらに、加工プログラム４３２のプログラム指令で指定された振動重畳後のクランプ（ｃｌａｍｐ）速度を読み出して記憶部４３の共有エリア４３４に書き込む実速度クランプ指令解析部４５３を有する。
【００１８】
機械制御信号処理部４６は、解析処理部４５によって、数値制御軸である駆動軸を動作させる指令以外の機械を動作させる指令である補助指令を読み込んだ場合に、補助指令が指令されたことをＰＬＣ回路部４７に通知する。ＰＬＣ回路部４７は、機械制御信号処理部４６から補助指令が指令されたことの通知を受けると、指令された補助指令に対応する処理を実行する。
【００１９】
補間処理部４８は、解析処理部４５が解析した移動指令を用い、数値制御装置１の制御の周期である処理周期の間に、指定された送り速度で移動する移動量である指令移動量を算出する指令移動量算出部４８１と、工具または加工対象を振動させるための処理周期の間の移動量である振動移動量を算出する振動移動量算出部４８２と、処理周期当たりの指令移動量と振動移動量とを重畳した重畳移動量を算出する移動量重畳部４８３と、振動重畳後の速度を算出する振動重畳後速度算出部４８４と、振動重畳後の速度である振動重畳後速度の上限値がクランプ速度を超えないように送り速度を制限する振動速度クランプ部４８５と、を有する。なお、処理周期は補間周期とも呼ばれる。
【００２０】
加減速処理部４９は、補間処理部４８から出力された各駆動軸の重畳移動量を、予め指定された加減速パターンに従って、加減速を考慮した処理周期当たりの移動指令に変換する。軸データ出力部５０は、加減速処理部４９で処理された処理周期当たりの移動指令を、各駆動軸を制御するＸ軸サーボ制御部１３Ｘ、Ｚ軸サーボ制御部１３Ｚ、および主軸制御部１６に出力する。
【００２１】
工具または加工対象を振動させながら加工を行うためには、上記したように、加工を行う際に、加工対象と工具とを相対的に移動させればよい。図２は、旋削加工を行う実施の形態１による数値制御装置１の軸の構成を模式的に示す図である。この図では、紙面内に直交するＺ軸とＸ軸を設けている。図２（ａ）は、加工対象６１を固定し、たとえば旋削加工を行う旋削加工用工具である工具６２のみをＺ軸方向とＸ軸方向とに移動させる場合である。また、図２（ｂ）は、加工対象６１をＺ軸方向に移動させ、工具６２をＸ軸方向に移動させる場合である。これらのいずれの場合でも、移動させる対象である加工対象６１および工具６２の両方またはいずれかにサーボモータ１１および主軸モータ１４の両方またはいずれかを設けることで、以下に説明する処理を行うことが可能となる。
【００２２】
図３は、振動切削条件の例を示す図である。条件の番号である「Ｎｏ．」、条件の名称である「振動条件項目」、条件の単位を示す「単位」、他の条件を用いた当該条件の算出方法である「算出方法」および当該条件の内容である「説明」とで１行が構成されている。
【００２３】
以下、図３の「説明」が空白になっている条件について説明する。例えば、（１）の「主軸回転速度」は、加工対象であるワークを回転させる主軸の回転速度であり、単位は［ｒ／ｍｉｎ］であって、１分当たりの回転数ｒである。（３）の「周波数」は、振動切削の振動の周波数である。（５）の「振幅」は、振動切削の振動の振幅である。（７）の「送り速度［毎分］」は、単位は［ｍｍ／ｍｉｎ］であって、１分当たりの送り量［ｍｍ］である。（８）の「送り速度［毎回転］」は、単位は［ｍｍ／ｒ］であって、主軸１回転当たりの送り量［ｍｍ］である。
【００２４】
図４は、横軸を時間、縦軸を移動距離として示した移動距離の時間変化の図において、図３で示した各振動切削条件が移動距離の時間変化のどの部位の量に該当するかを示した図である。
【００２５】
ここで、与えられた振動条件下において、「送り速度［毎分］」および「送り速度［毎回転］」が変化した場合の移動距離の時間変化がどのように変化するかについて、具体例を用いて説明する。
【００２６】
図５は、振動条件の例を示す図である。図５の振動条件下において、「送り速度［毎分］」＝５０［ｍｍ／ｍｉｎ］、即ち、「送り速度［毎回転］」＝０．０１２５［ｍｍ／ｒ］の場合の移動距離の時間変化を示すのが図６である。図５の振動条件下において、「送り速度［毎分］」＝２０［ｍｍ／ｍｉｎ］、即ち、「送り速度［毎回転］」＝０．００５［ｍｍ／ｒ］の場合の移動距離の時間変化を示すのが図７である。
【００２７】
図６および図７を比べると、図３および図４に示した振動重畳移動における前進時速度である（１６）の「前進時振動重畳速度」および振動重畳移動における後退時速度である（１７）の「後退時振動重畳速度」が、共に、図６よりも送り速度を下げた図７になると低減されていることがわかる。すなわち、振動条件が変化しなければ、送り速度を下げると（５）の「振幅」、（１６）の「前進時振動重畳速度」および（１７）の「後退時振動重畳速度」も送り速度に比例して小さくなる。実施の形態１にかかる数値制御装置１はこの事実を利用する。
【００２８】
図８は、実施の形態１にかかる加工プログラム４３２の一部を示す図である。図８の加工プログラム４３２のシーケンス番号「Ｎ１」で示される指令「Ｇ０  Ｘ０．０  Ｚ０．０」においては、Ｘ軸およびＺ軸の最初の位置の座標「Ｘ０．０  Ｚ０．０」を指定する位置決め指令がなされる。次のシーケンス番号「Ｎ２」で示される指令「Ｇ１６５  Ｐ１  Ｆ２００」においては、「Ｇ１６５  Ｐ１」は振動切削制御モードの開始を指示し、「Ｆ２００」はクランプ速度２００［ｍｍ／ｍｉｎ］で実速度をクランプすることが指示される。このクランプ速度は、Ｘ軸方向およびＺ軸方向の速度を合成した合成速度に対する制限速度である。
【００２９】
次のシーケンス番号「Ｎ３」で示される指令「Ｇ１  Ｘ１０．０  Ｚ２０．０  Ｆ５０」は、直線補間で「Ｘ１０．０  Ｚ２０．０」まで移動する振動切削を実行することを示すものである。また、「Ｆ」とそれに続く数値は、１分間当たりの切削送り量である指令送り速度を示し、この例「Ｆ５０」では、指令送り速度＝５０［ｍｍ／ｍｉｎ］を示す。この指令送り速度は、Ｘ軸方向およびＺ軸方向の送り速度を合成した送り速度である。最後のシーケンス番号「Ｎ４」で示される指令「Ｇ１６５  Ｐ０」は、振動切削制御モードの終了を意味するものである。
【００３０】
図８の加工プログラム４３２で示されるＸ軸方向およびＺ軸方向における移動経路を図９に示す。図９の右側には、この場合の移動距離、移動時間、指令送り速度＝５０［ｍｍ／ｍｉｎ］をＸ軸方向およびＺ軸方向に分解したＸ軸送り速度およびＺ軸送り速度も示してある。
【００３１】
図１０は、振動切削条件を示す図である。「主軸回転速度」は、図８には示されていないが、例えば加工プログラム４３２の図８の記載より前に記述されている。「送り速度」は、上述したように図８のシーケンス番号「Ｎ３」で示される指令に記述されている。「毎回転振動回数」は、例えば、記憶部４３のパラメータ４３１として与えられるが、加工プログラム４３２に記述されていてもかまわない。その他、振動の「周波数」、振動の「振幅送り比率」、および振動の「波形」の条件が示されている。本実施の形態１における振動の「波形」は、前進と後退が等時間の三角波である。このように、図１０の振動切削条件は、加工プログラム４３２あるいはパラメータ４３１のいずれかから得られる情報である。
【００３２】
図８から図１０に示した振動切削加工の条件において、仮に、実速度をクランプしなかった場合の振動切削移動の様子を、横軸を時間、縦軸をＸ軸方向の移動距離とＺ軸方向の移動距離とを合成した移動距離であるＸＺ合成移動距離として図１１に示す。図１１に示すように、図３の（１６）の「前進時振動重畳速度」は３５０［ｍｍ／ｍｉｎ］となり、図３の（１７）の「後退時振動重畳速度」は２５０［ｍｍ／ｍｉｎ］となるので、共に、クランプ速度２００［ｍｍ／ｍｉｎ］を超えている。ここで、「前進時振動重畳速度」と「後退時振動重畳速度」との大きい方の値である「前進時振動重畳速度」の３５０［ｍｍ／ｍｉｎ］でクランプ速度２００［ｍｍ／ｍｉｎ］を除算した値を「クランプ比」＝０．５７１４として図１１に示す。
【００３３】
本実施の形態１にかかる数値制御装置１においては、図１２のフローチャートに従って実速度のクランプ、即ち実速度の抑制を実行する。まず、実速度クランプ指令解析部４５３は、加工プログラム４３２から図８のシーケンス番号「Ｎ２」の「Ｆ２００」で示される振動重畳後のクランプ速度２００［ｍｍ／ｍｉｎ］を読み出して共有エリア４３４に書き込む（ステップＳ１０１）。次に、振動重畳後速度算出部４８４は、図８の加工プログラム４３２および図１０に示した振動切削条件に基づいて振動重畳後速度を計算する（ステップＳ１０２）。振動重畳後速度算出部４８４は、振動重畳後速度として、例えば、図３の（１６）の「前進時振動重畳速度」および（１７）の「後退時振動重畳速度」の両方を計算する。「前進時振動重畳速度」および「後退時振動重畳速度」は、例えば、図３に示す振動切削条件である（７）の「送り速度［毎分］」、（５）振幅、（１２）前進時送り量および（１３）後退時送り量を用いて求められる。具体的には、振動重畳後速度算出部４８４は、送り速度による移動に、振動による前進および後退の運動が重畳した後の速度をそれぞれ「前進時振動重畳速度」および「後退時振動重畳速度」として求める。
【００３４】
そして、次にステップＳ１０３において、振動速度クランプ部４８５は、振動重畳後速度が共有エリア４３４に書き込まれているクランプ速度を超えるか否かを判断する。具体的には、振動速度クランプ部４８５は、「前進時振動重畳速度」および「後退時振動重畳速度」の大きい方がクランプ速度を超えるか否かを判断する。
【００３５】
このように、「前進時振動重畳速度」および「後退時振動重畳速度」の大きい方がクランプ速度を超えるか否かを判断する方法としては、実質的に、振動重畳後速度とクランプ速度とを比較することができればよい。したがって、速度同士の比較ではなく、予め定められた時間での移動量同士の比較であってもよい。
【００３６】
「前進時振動重畳速度」および「後退時振動重畳速度」のいずれもがクランプ速度を超えない場合（ステップＳ１０３：Ｎｏ）は、補間処理部４８は「送り速度」をクランプせず通常の動作を実行する（ステップＳ１０５）。
【００３７】
「前進時振動重畳速度」および「後退時振動重畳速度」の大きい方がクランプ速度を超えた場合（ステップＳ１０３：Ｙｅｓ）、振動速度クランプ部４８５は「送り速度」をクランプする（ステップＳ１０４）。即ち、振動速度クランプ部４８５は、クランプ速度を「前進時振動重畳速度」および「後退時振動重畳速度」の大きい方で除算した値を「クランプ比」とし、「送り速度」に「クランプ比」を乗じた値を新たな「送り速度」とする。具体的には、図８のシーケンス番号「Ｎ３」の「Ｆ５０」で指令された「送り速度」が図１１で示した「クランプ比」＝０．５７１４を乗じた値に置き換えられたものとして、補間処理部４８が以後の計算を実行する。なお、「クランプ比」はクランプ速度を「前進時振動重畳速度」および「後退時振動重畳速度」の大きい方で除算した値以下であってもかまわない。
【００３８】
ステップＳ１０４で、上述したように「送り速度」をクランプした場合の振動切削移動の様子は、横軸を時間、縦軸をＸ軸方向の移動距離とＺ軸方向の移動距離とを合成した移動距離であるＸＺ合成移動距離として、図１３のようになる。図１３に示すように「送り速度」がクランプされることによって、Ｘ軸方向の速度とＺ軸方向の速度とが合成された合成速度はクランプ速度以下に抑えられる。図１３の場合は、「送り速度」のクランプにより「前進時振動重畳速度」がクランプ速度２００［ｍｍ／ｍｉｎ］に一致することになる。
【００３９】
実施の形態２．
実施の形態２にかかる数値制御装置１の構成の一例を示すブロック図は実施の形態１と同じく図１である。実施の形態１の振動切削条件では、図１０に示すように、振動の「波形」が、前進と後退が等時間の対称な三角波であったが、実施の形態２においては、図１４の振動切削条件に示すように、図３の（１０）の前進時間比率が０．７５で、図３の（１１）の後退時間比率が０．２５と非対称な三角波の波形になっている点のみが異なる。それ以外の条件は実施の形態１と同じである。即ち、図８の加工プログラムや図９の移動経路の図は実施の形態２にも同様に適用される。
【００４０】
このような振動切削加工の条件において、仮に、実速度をクランプしなかった場合の振動切削移動の様子を、横軸を時間、縦軸をＸ軸方向の移動距離とＺ軸方向の移動距離とを合成した移動距離であるＸＺ合成移動距離として図１５に示す。図１５に示すように、図３の（１６）の「前進時振動重畳速度」は２５０［ｍｍ／ｍｉｎ］となり、図３の（１７）の「後退時振動重畳速度」は５５０［ｍｍ／ｍｉｎ］となるので、共に、クランプ速度２００［ｍｍ／ｍｉｎ］を超えている。ここで、「前進時振動重畳速度」と「後退時振動重畳速度」との大きい方の値である「後退時振動重畳速度」の５５０［ｍｍ／ｍｉｎ］でクランプ速度２００［ｍｍ／ｍｉｎ］を除算した値を「クランプ比」＝０．３６３６として図１５に示す。
【００４１】
本実施の形態２にかかる数値制御装置１においても、実施の形態１と同様に図１２のフローチャートに従って実速度のクランプ、即ち実速度の抑制を実行する。実施の形態１と異なるのは、本実施の形態２においてはクランプ前の「後退時振動重畳速度」が「前進時振動重畳速度」より大きいので、クランプ速度を「後退時振動重畳速度」で除算した値をクランプ比とする点だけである。その他の点は実施の形態１と同様なので説明を省略する。なお、「クランプ比」はクランプ速度を「後退時振動重畳速度」で除算した値以下であってもかまわない。
【００４２】
ステップＳ１０４のようにして、「送り速度」をクランプした場合の振動切削移動の様子は、横軸を時間、縦軸をＸ軸方向の移動距離とＺ軸方向の移動距離とを合成した移動距離であるＸＺ合成移動距離として図１６のようになる。図１６に示すように「送り速度」をクランプすることによって、Ｘ軸方向およびＺ軸方向の速度を合成した合成速度はクランプ速度以下に抑えられる。図１６の場合は、「送り速度」のクランプにより「後退時振動重畳速度」がクランプ速度２００［ｍｍ／ｍｉｎ］に一致することになる。
【００４３】
実施の形態３．
図１７は、実施の形態３による数値制御装置２の構成の一例を示すブロック図である。実施の形態１および２においては、加工プログラム４３２でクランプ速度を指定したが、実施の形態３においては、パラメータ４３１としてクランプ速度を指定する。数値制御装置２は、駆動部１０と、入力操作部２０と、表示部３０と、制御演算部４０と、を有する。
【００４４】
図１７が図１と異なる点は、記憶部４３のパラメータ４３１に、各軸それぞれの速度の上限値である実速度クランプ４３１１が含まれていて、解析処理部４５に実速度クランプ指令解析部４５３が不要な点である。ただし、加工プログラム４３２によるクランプ速度の指定とパラメータ４３１によるクランプ速度の指定を併用する場合は、解析処理部４５に実速度クランプ指令解析部４５３が設けられていてもよい。他の同一符号の構成要素の機能は図１と同様である。
【００４５】
以下、本実施の形態３が実施の形態１および２と異なる動作を中心に詳細に説明する。
【００４６】
図１８は、実施の形態３にかかる加工プログラム４３２の一部を示す図である。図１８の加工プログラム４３２のシーケンス番号「Ｎ２」で示される指令「Ｇ１６５  Ｐ１」は、図８の加工プログラム４３２のシーケンス番号「Ｎ２」で示される指令「Ｇ１６５  Ｐ１  Ｆ２００」とは異なりクランプ速度を指示していない。図１８の他の記載は図８と同じである。
【００４７】
そのかわり、本実施の形態３においては、記憶部４３のパラメータ４３１に図１９に示すように、送り軸である駆動軸別のクランプ速度を実速度クランプ４３１１として設定する。具体的には、Ｘ軸のクランプ速度は１５０［ｍｍ／ｍｉｎ］であり、Ｚ軸のクランプ速度は２５０［ｍｍ／ｍｉｎ］である。即ち、プログラム指令された送り速度に対して振動を重畳した速度を各駆動軸に分配した各駆動軸の実指令速度がパラメータ４３１に設定された設定値を超える場合、各駆動軸の実指令速度がそれぞれの駆動軸のパラメータ４３１に設定された速度以下となるように、振動速度クランプ部４８５は送り速度をクランプする。なお、本実施の形態３においても、図１０に示した振動切削条件で振動切削を行うものとする。
【００４８】
図１８および図１９に示した振動切削加工の条件において、仮に、各駆動軸の速度をクランプしなかった場合の振動切削移動の様子を、横軸を時間、縦軸をＸ軸方向の移動距離とＺ軸方向の移動距離とを合成した移動距離であるＸＺ合成移動距離として図２０に示す。さらに、図２０の振動切削移動の様子をＸ軸およびＺ軸別に、横軸を時間、縦軸をＸ軸方向およびＺ軸方向の軸別の移動距離であるＸＺ軸別移動距離として図２１に示す。図２１にはＸ軸クランプ速度およびＺ軸クランプ速度が、Ｘ軸振動重畳速度およびＺ軸振動重畳速度と対比できるように示してある。さらに、図２２および図２３では、図２１で纏めて示したＸ軸およびＺ軸の振動切削動作を、それぞれ縦軸をＸ軸移動距離およびＺ軸移動距離にして別々に示す。
【００４９】
図２２では、Ｘ軸クランプ速度が、振動の前進時のＸ軸振動重畳速度と対比できるように示してあり、振動の前進時のＸ軸振動重畳速度がＸ軸クランプ速度より大きい。従って、前進時のＸ軸振動重畳速度でＸ軸クランプ速度を除算した値であるＸ軸の「クランプ比」＝０．９５８３も併記してある。
【００５０】
図２３では、Ｚ軸クランプ速度が、振動の前進時のＺ軸振動重畳速度と対比できるように示してあり、振動の前進時のＺ軸振動重畳速度がＺ軸クランプ速度より大きい。従って、前進時のＺ軸振動重畳速度でＺ軸クランプ速度を除算した値であるＺ軸の「クランプ比」＝０．７９８６も併記してある。
【００５１】
本実施の形態３にかかる数値制御装置２は、図２４のフローチャートに従って実速度のクランプ、即ち実速度の抑制を実行する。まず、振動速度クランプ部４８５が記憶部４３から実速度クランプ４３１１として記憶されているＸ軸クランプ速度およびＺ軸クランプ速度を読み込む（ステップＳ２０１）。次に、図１８の加工プログラム４３２および図１０に示した振動切削条件に基づいて、振動重畳後速度算出部４８４がＸ軸およびＺ軸それぞれの振動重畳後速度を計算する（ステップＳ２０２）。具体的には、Ｘ軸およびＺ軸それぞれについて軸毎の「前進時振動重畳速度」および「後退時振動重畳速度」の両方を計算する。各軸における「前進時振動重畳速度」および「後退時振動重畳速度」の計算方法は実施の形態１と同様である。
【００５２】
そして、次にステップＳ２０３にて、Ｘ軸およびＺ軸それぞれの振動重畳後速度が、Ｘ軸クランプ速度およびＺ軸クランプ速度を超えるか否かを振動速度クランプ部４８５が判断する。
【００５３】
ステップＳ２０３では、振動速度クランプ部４８５は、Ｘ軸の「前進時振動重畳速度」および「後退時振動重畳速度」の大きい方がクランプ速度を超えるか、または、Ｚ軸の「前進時振動重畳速度」および「後退時振動重畳速度」の大きい方がクランプ速度を超えるか、否かを判断する。この比較も、各軸毎に、振動重畳後速度とクランプ速度とを比較することができればよいので、速度同士の比較ではなく、予め定められた時間での移動量同士の比較であってもよい。
【００５４】
Ｘ軸の「前進時振動重畳速度」および「後退時振動重畳速度」のいずれもがＸ軸クランプ速度を超えず、Ｚ軸の「前進時振動重畳速度」および「後退時振動重畳速度」のいずれもがＺ軸クランプ速度を超えない場合（ステップＳ２０３：Ｎｏ）、補間処理部４８は「送り速度」をクランプせず通常の動作を実行する（ステップＳ２０５）。
【００５５】
Ｘ軸の「前進時振動重畳速度」および「後退時振動重畳速度」のいずれかがＸ軸クランプ速度を超えた場合またはＺ軸の「前進時振動重畳速度」および「後退時振動重畳速度」のいずれかがＺ軸クランプ速度を超えた場合（ステップＳ２０３：Ｙｅｓ）は、振動速度クランプ部４８５は「送り速度」をクランプする（ステップＳ２０４）。具体的には、Ｘ軸の「前進時振動重畳速度」および「後退時振動重畳速度」のいずれもがＸ軸クランプ速度を超えず、かつＺ軸の「前進時振動重畳速度」および「後退時振動重畳速度」のいずれもがＺ軸クランプ速度を超えないようにするために、図２２で求めたＸ軸の「クランプ比」＝０．９５８３と、図２３で求めたＺ軸の「クランプ比」＝０．７９８６とのうちの小さい方の値の「クランプ比」が用いられる。従って、振動速度クランプ部４８５は「送り速度」に「クランプ比」＝０．７９８６を乗じた値を新たな「送り速度」とする。具体的には、図１８のシーケンス番号「Ｎ３」の「Ｆ５０」で指令された「送り速度」が、図２３で示した「クランプ比」＝０．７９８６を乗じた値に置き換えられたものとして、補間処理部４８が以後の計算を実行する。なお、「クランプ比」は上記のようにして決定された値以下であってもかまわない。
【００５６】
ステップＳ２０４で、上述したように小さい方の「クランプ比」＝０．７９８６で「送り速度」をクランプした場合の振動切削移動の様子は、横軸を時間、縦軸をＸ軸方向およびＺ軸方向を合成した移動距離であるＸＺ合成移動距離として図２５のようになる。さらに、図２５の振動切削移動の様子をＸ軸およびＺ軸別に、横軸を時間、縦軸をＸ軸方向およびＺ軸方向の軸別の移動距離であるＸＺ軸別移動距離として図２６に示す。図２６にはＸ軸クランプ速度およびＺ軸クランプ速度が、Ｘ軸振動重畳速度およびＺ軸振動重畳速度と対比できるように示してある。さらに、図２７および図２８では、図２６で纏めて示したＸ軸およびＺ軸の動作を、それぞれ縦軸をＸ軸移動距離およびＺ軸移動距離にして別々に示す。
【００５７】
図２３でＺ軸について求められた小さい方の「クランプ比」＝０．７９８６で「送り速度」をクランプしたことにより、Ｘ軸方向およびＺ軸方向のそれぞれの振動重畳後の速度は、図２６に示すようにそれぞれＸ軸クランプ速度およびＺ軸クランプ速度以下に抑えられる。図２６および図２８に示されるようにＺ軸振動重畳後速度がＺ軸クランプ速度に一致することになる。
【００５８】
また、送り速度をクランプするクランプ速度としては、上記実施の形態１から３で説明したもの以外にも、例えば、切削送り全般に適用されるクランプ速度である切削送りクランプ速度、振動切削モード中のみに有効なクランプ速度である振動切削モード中の切削送りクランプ速度およびＰＬＣ（ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｌｏｇｉｃ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）からの最大切削送り速度クランプ指令によるクランプ速度が存在する。実際の加工では、これらのクランプ速度を考慮に入れた最も小さな送り速度にする必要がある。従って、上記実施の形態１から３の速度クランプの手法は、これらのクランプ速度を考慮した場合にも同様に適用することが可能である。
【００５９】
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。
【符号の説明】
【００６０】
１  数値制御装置、１０  駆動部、１１  サーボモータ、１２  検出器、１３  サーボ制御部、１３Ｘ  Ｘ軸サーボ制御部、１３Ｚ  Ｚ軸サーボ制御部、１４  主軸モータ、１５  検出器、１６  主軸制御部、２０  入力操作部、３０  表示部、４０  制御演算部、４１  入力制御部、４２  データ設定部、４３  記憶部、４４  画面処理部、４５  解析処理部、４６  機械制御信号処理部、４７  ＰＬＣ回路部、４８  補間処理部、４９  加減速処理部、５０  軸データ出力部、６１  加工対象、６２  工具、４３１  パラメータ、４３２  加工プログラム、４３３  画面表示データ、４３４  共有エリア、４５１  移動指令生成部、４５２  振動指令解析部、４５３  実速度クランプ指令解析部、４８１  指令移動量算出部、４８２  振動移動量算出部、４８３  移動量重畳部、４８４  振動重畳後速度算出部、４８５  振動速度クランプ部、４３１１  実速度クランプ。
【要約】
工具または加工対象に設けられた駆動軸によって、前記工具と前記加工対象とを相対的に振動を伴いながら移動経路に沿って移動させて前記加工対象の加工を行う数値制御装置であって、加工プログラムから、前記移動経路を移動させる送り速度およびクランプ速度を読み出す解析処理部と、与えられた振動切削条件に基づいて、前記送り速度による移動に前記振動が重畳した後の振動重畳後速度を算出する振動重畳後速度算出部と、前記振動重畳後速度が前記クランプ速度を超える場合は、前記クランプ速度以下となるように前記送り速度を低減する振動速度クランプ部と、を備える。【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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