(57)【要約】【課題】ＮＣ（数値制御）工作機械に関するもので、必要に応じてサーボモータの動特性を変更可能にしたＮＣ工作機械を提供する。主軸チャックの交換やワークの大小などの、サーボモータに作用する負荷の変動要因や運転仕様の変更があったときに、それらの変更に対応した適切な制御パラメータを簡単に設定可能にする。【解決手段】工作機械のサーボモータを制御するサーボ制御装置と、当該サーボ制御装置の制御パラメータを記憶するパラメータテーブル（記憶領域）とを備えているＮＣ工作機械において、複数組の制御パラメータを記憶する記憶領域と、選択された制御パラメータの組で前記パラメータテーブルを上書きする上書きプログラムとを備えている。上書きプログラムには、これを呼び出すためのＧコードを与えておくことにより、加工プログラムや制御盤から呼び出して実行させることができる。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械に搭載されたサーボモータの加減速を制御するサーボ制御装置と、当該サーボ制御装置の制御パラメータを記憶する記憶領域とを備えているＮＣ工作機械において、複数組の制御パラメータを記憶する記憶領域と、選択された制御パラメータの組で前記パラメータテーブルを上書きする上書きプログラムとを備えている、ＮＣ工作機械。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＮＣ（数値制御）工作機械に関するもので、必要に応じてＮＣ装置で制御しているサーボモータの動特性を変更可能にしたＮＣ工作機械に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＮＣ工作機械は、通常複数のサーボモータを備えており、これらのサーボモータの動作をＮＣ装置に内蔵したサーボ制御装置で制御している。例えば旋盤においては、主軸モータ、刃物台の主軸方向送りモータ、切込方向送りモータなどのサーボモータを備えており、加工プログラムから主軸回転や刃物台の移動が指令されたとき、その指令を受けたサーボ制御装置が設定されている制御パラメータを参照して各サーボモータに動作指令を与えて、ワークの回転や刃物の移動を行っている。
【０００３】
従来の少品種大量生産のときには、各工作機械で加工されるワークがほぼ一定していたのであるが、製品の多様化と生産現場の自動化が進展した結果、多機能な工作機械を用いて多品種少量のワークを全自動で加工する場合が増えてきている。この場合には、１台の工作機械で大小様々なワークを加工することが多く、使用する工作機械も大型化してくる。
【０００４】
一方、ＮＣ工作機械に搭載されたサーボモータの回転停止や回転速度は、加工プログラムに基づいて、ＮＣ装置に内蔵されたサーボ制御装置が制御している。加工能率を上げるためには、モータをできるだけ速やかに加減速するのが望ましいが、過大な加減速指令を与えると、オーバーシュートしたり、ハンチングしたりして、モータの制御が困難になる。サーボ制御装置の応答特性は、各サーボ制御装置に対応して設けられているパラメータテーブルに登録されている制御パラメータで設定されるようになっている。工作機械メーカは、使用するサーボモータのトルク特性や当該サーボモータに作用する負荷を考慮して、オーバーシュートやハンチングを起さない限界の設定値を試運転等により求めて、それにいくらかの安全率を見込んで、各サーボモータの制御パラメータを設定している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
工作機械が大型化すればするほど、加工するワークの大小等に伴ってサーボモータに作用する慣性負荷の変動幅が大きくなる傾向がある。また、工作機械のユーザは、例えば旋盤の主軸チャックを寸法の大きなものや小さなものに付け替えて使用することがあり、一般にチャックはワークに比べて慣性モーメントが大きいので、大型の旋盤のチャックを交換すると、主軸モータに作用する慣性負荷が大幅に変動する。このようなことから、特に大型の工作機械においては、出荷時に設定した制御パラメータが使用状態に適合しなくなるということが起こり、そのために工作機械の円滑な運転が保証されなくなるという事態が生じている。
【０００６】
この問題を避けるには、制御パラメータを変更された加工条件に合わせて設定し直してやればよいが、ユーザ側でそのような設定変更を行うことは困難であり、また幾種類もある設定項目をバランスよく設定することも、ある程度の試験運転と経験とがなければ困難である。
【０００７】
そこでこの発明は、主軸チャックの交換やワークの大小などの、サーボモータに作用する負荷の変動要因や運転仕様の変更があったときに、それらの変更に対応した適切な制御パラメータを簡単に設定することを可能にする技術手段を得ることを課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決したこの発明のＮＣ工作機械は、工作機械に搭載されたサーボモータの加減速を制御するサーボ制御装置と、当該サーボ制御装置の制御パラメータを記憶するパラメータテーブル（記憶領域）とを備えているＮＣ工作機械において、複数組の制御パラメータを記憶する記憶領域と、選択された制御パラメータの組で前記パラメータテーブルを上書きする上書きプログラムとを備えている。
【０００９】
上書きプログラムには、これを呼び出すためのＧコードを与えておくことにより、加工プログラムや制御盤から呼び出して実行させることができる。上書きプログラムは、パラメータテーブルのために割当てられている記憶領域の記憶値を書換えるだけの簡単なプログラムであるから、書換える制御パラメータをデータとして含んだプログラムとするのが簡単である。一般的には、チャックの寸法やワークの重さに対応して４〜５組程度の制御パラメータのセット（以下「パラメータセット」という）を用意しておけば、種々の加工状態での工作機械の円滑な制御が実現できる。チャックの交換に起因するパラメータセットの変更などは、段取替えがあったときに、ＮＣ装置のディスプレイに上書きプログラムの呼出し画面を表示して、ＮＣ装置の制御盤から変更できるようにしておくのが便利である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、旋盤を例にしてこの発明の一実施形態を示した図である。図中、１は旋盤本体、２はそのＮＣ装置で、３は主軸台、４は主軸チャック、１０は主軸モータ、６は工具タレット、７は工具タレット６を搭載している刃物台で、２０はその主軸直角方向の送りモータ、３０は主軸方向の送りモータである。主軸モータ１０及び送りモータ２０、３０はサーボモータで、１１、２１及び３１はそれぞれのモータのサーボアンプである。
【００１１】
ＮＣ装置２は、それぞれのサーボモータについてのサーボ制御部１２、２２、３２及びそれぞれのサーボ制御部の特性値（伝達関数）を設定するパラメータテーブル１３、２３、３３を備えている。加工プログラム８からの各サーボモータへの動作指令は、対応するサーボ制御部１２、２２、３２に与えられ、サーボ制御部１２、２２、３２は、パラメータテーブル１３、２３、３３に設定されている設定値に応じた制御信号をサーボアンプ１１、２１、３１を通して、それぞれのサーボモータ１０、２０、３０に与える。
【００１２】
図示実施形態では、ＮＣ装置２に主軸モータ用のパラメータテーブル１３の設定項目の一部を変更するための書換データを含んだ複数の上書きプログラム９ａ、９ｂ・・・がそれぞれにＧコード、Ｇ９００、Ｇ９０１、Ｇ９０２・・・で呼び出される記憶領域に登録されている。各プログラムに含まれている書換データは、当該工作機械を種々の条件で運転したときに、主軸モータ１０の動作が最適となるような値である。例えば、Ｇ９００に１０ｋｇ以下のワークを加工するときのパラメータセット、Ｇ９０１に３０ｋｇ以下のワークを加工するときのパラメータセット、Ｇ９０２に５０ｋｇ以下のワークを加工するときのパラメータセットを書換データとして含ませた場合に、例えばワーク重量が４０ｋｇのワークを加工する加工プログラム８には、そのプログラムの最初にＧ９０２というＧコードを記載しておくと、これが実行されたときに上書きプログラムＧ９０２が呼び出されて実行され、パラメータテーブル１３の設定値を５０ｋｇ以下のワークを加工するのに最も適した制御パラメータに変更した後、加工が行われることになる。書換えるパラメータは、例えば位置制御、速度制御、フィードバックなどについて、それぞれの比例ゲインや積分ゲインなどの伝達関数の値である。
【００１３】
登録する上書きプログラムに含ませる書換データは、その工作機械を種々の運転条件で試験運転して、それぞれの場合についての最適なパラメータセットを求めて、その値を書換データとしてそれぞれの上書きプログラムに含ませてある。実用的には１つのパラメータセットである程度の運転条件範囲をカバーできるので、数種類の上書きプログラムを準備しておけば、種々の運転条件での円滑な制御を確保することができる。
【００１４】
【発明の効果】
以上説明したこの発明によれば、ＮＣ装置で制御される工作機械のサーボモータの特性を工作機械の使用条件に合せて加工プログラムや制御盤から変更することが可能になり、かつそれぞれのパラメータセットは、予め行った試運転の結果を反映させることができるので、種々の運転条件において、円滑な運転を確保できると共に、制御パラメータの設定変更も簡単にできるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態を示すブロック図
【符号の説明】
１０，２０，３０　サーボモータ
１１，２１，３１　サーボアンプ
１２，２２，３２　サーボ制御部
【図１】
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