(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具取付け部となる加工軸が直交するＸ、Ｙ、Ｚ方向に移動可能なＮＣ工作機械と、該ＮＣ工作機械の前記加工軸に固定部を介して取付けられた補助機械装置と、これらの制御装置とを備えた加工設備であって、
前記補助機械装置は、前記固定部と、該固定部の直下に旋回機構を介して設けられた旋回台と、該旋回台に軸受部を介して設けられて傾動可能な傾斜台と、該傾斜台に固定されている昇降支持台と、該昇降支持台に昇降可能に設けられている溶接トーチ、切断機、研磨機又はボール盤のいずれか１とを有し
前記制御装置は、ＣＡＤ／ＣＡＭシステムから与えられた前記ＮＣ工作機械の動作を定義するＮＣ工作機械用データ及び前記補助機械装置の動作を定義する補助機械制御用データを含む拡張ＮＣデータを記憶する記憶手段と、前記記憶手段にある拡張ＮＣデータを、前記ＮＣ工作機械用データと前記補助機械制御用データに分ける分岐手段と、前記ＮＣ工作機械及び前記補助機械装置の動作状況を入力して、前記ＮＣ工作機械と前記補助機械装置の同期を取りながら、前記ＮＣ工作機械及び前記補助機械装置にその動作信号を出力する同期動作手段とを有することを特徴とする加工設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作物の加工を行う工作機械及びこの工作機械の主軸などの加工軸に取付けた補助機械装置を同時に制御するようにした加工設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、工作機械において例えば金型の機械加工を行う場合には、図４に示すような方法をとっていた。即ち、ＣＡＤ／ＣＡＭシステム５０からの形状加工データによって機械加工を行うためのＮＣデータを算出し、ＮＣデータ転送装置５１を経由して工作機械５２のＮＣ制御装置５３に転送を行い、ＮＣ制御装置５３から工作機械５２の各軸（例えば、基本軸となるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）のモータを動作させている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような工作機械５２の主軸（Ｚ軸に相当）に、補助機械装置（例えば、図２に示すようにな溶接装置）を取付けて、主軸の制御を行うと共に、補助機械装置の制御を行うと、更に複雑な加工を行うことが可能となるが、従前の装置そのままでは、主軸と補助機械装置との同期制御が極めて困難である。
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、ＣＡＤ／ＣＡＭシステムのデータを一旦ＮＣ工作機械用拡張制御装置に入力して、ＮＣ工作機械を動かすＮＣ工作機械用データと、補助機械装置を動かす補助機械制御用データとに分岐し、補助機械装置を含めたＮＣ工作機械の更なる拡張性を持たせる加工設備を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う本発明に係る加工設備は、工具取付け部となる加工軸が直交するＸ、Ｙ、Ｚ方向に移動可能なＮＣ工作機械と、該ＮＣ工作機械の前記加工軸に固定部を介して取付けられた補助機械装置と、これらの制御装置とを備えた加工設備であって、
前記補助機械装置は、前記固定部と、該固定部の直下に旋回機構を介して設けられた旋回台と、該旋回台に軸受部を介して設けられて傾動可能な傾斜台と、該傾斜台に固定されている昇降支持台と、該昇降支持台に昇降可能に設けられている溶接トーチ、切断機、研磨機又はボール盤のいずれか１とを有し
前記制御装置は、ＣＡＤ／ＣＡＭシステムから与えられた前記ＮＣ工作機械の動作を定義するＮＣ工作機械用データ及び前記補助機械装置の動作を定義する補助機械制御用データを含む拡張ＮＣデータを記憶する記憶手段と、前記記憶手段にある拡張ＮＣデータを、前記ＮＣ工作機械用データと前記補助機械制御用データに分ける分岐手段と、前記ＮＣ工作機械及び前記補助機械装置の動作状況を入力して、前記ＮＣ工作機械と前記補助機械装置の同期を取りながら、前記ＮＣ工作機械及び前記補助機械装置にその動作信号を出力する同期動作手段とを有する。
【０００５】
【０００６】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１は本発明の一実施の形態に係るＮＣ工作機械用拡張制御装置を用いた加工設備のブロック図、図２は同ＮＣ工作機械用拡張制御装置を適用した溶接装置の機械回りの説明図、図３は同ＮＣ工作機械用拡張制御装置の動作フロー図である。
【０００７】
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係るＮＣ工作機械用拡張制御装置１０を適用する加工設備１１は、本体となるＮＣ工作機械１２に補助機械装置１３を取付けている。この様子を、更に図２を参照しながら具体的に説明すると、補助機械装置１３は、溶接トーチ１４を備え、ＮＣ工作機械１２（例えば、ＮＣフライス）の主軸（工具取付け部、加工軸の一例）１５に、固定部（シャンク、テーパーロッド）１６を介して取付けられている。
この補助機械装置１３は、固定部１６に対して下部の旋回台１７を旋回させる旋回機構１８を有している。旋回機構１８は固定部１６に固定された取付け台１６ａに固定されたパルスモータ１９と、パルスモータ１９の回転力を旋回台１７に伝えるベルト動力伝達手段２０とを有し、パルスモータ１９の回転によって旋回台１７が所定の角度回る構造となっている。なお、旋回台１７の原点位置を確認する図示しない原点センサーが設けられている。
【０００８】
旋回台１７には軸受部２０ａを介して傾斜台２１が取付けられ、パルスモータ２２とベルトによる動力伝達機構２３によって、傾斜台２１が所定角度傾斜できるようになっている。なお、傾斜台２１の傾斜角度を検知する図示しない傾斜センサーが設けられている。
この傾斜台２１に固定されている昇降支持台２４には、角ねじロッド２５が上下に設けたガイド２６、２７によって昇降可能で、且つ回転不能に支持されている。角ねじロッド２５の中央にはナット部材２８が設けられ、ナット部材２８の上下は軸受２９、３０によって回転自在に支持されている。ナット部材２８の外側はベルトプーリとなって、昇降支持台２４の裏側に配置されているパルスモータ３１によってベルト駆動され、このナット部材２８の回転によって角ねじロッド２５が昇降し、下部に取付けられている溶接トーチ（ＴＩＧトーチ）１４が昇降するようになっている。なお、昇降支持台２４には、溶接トーチ１４の上限端を検知する起点センサーが設けられている。なお、角ねじロッド２５は中空となって、溶接トーチ１４への電源ライン及びアルゴンガスを供給するケーブル３２が収納されている。なお、３３はアルゴンガスの供給部及び溶接電源を含む溶接装置である。
【０００９】
従って、ＮＣ工作機械１２は主軸１５のＸ、Ｙ、Ｚ軸方向移動及び主軸１５の回転を行うが、主軸１５の回転はロックして、主軸１５がＸ、Ｙ、Ｚ軸方向の動きを制御して、取付けられた溶接トーチ１４の縦横及び上下方向の移動を行う。補助機械装置１３は、溶接トーチ１４の旋回、傾斜、及び昇降に使用する。なお、ＮＣ工作機械１２のＺ軸方向の移動（即ち、昇降）は、高速移動が困難であるので、溶接トーチ１４の高速昇降（例えば、ウィービング）等においては、補助機械装置１３の昇降機構を使用する。
このような構成を有する加工設備１１で、例えば、板材３４、３４ａの隅肉溶接を行う場合、溶接トーチ１４を所定角度（例えば、垂直軸に対して４５度）傾斜させた状態で、溶接トーチ１４を図２に実線で示す位置から９０度旋回させて、次に、ＮＣ工作機械１２のＺ軸及びＸ軸を制御して、溶接トーチ１４を２点鎖線で示すように板材３４、３４ａの溶接部近傍に位置させ、次に、ＮＣ工作機械１２のＹ軸を制御して溶接開始位置に溶接トーチ１４を配置する。この後、溶接開始の信号によって、溶接装置３３からガスと電力の供給を受けて、ＮＣ工作機械１２のＹ軸（必要な場合には、Ｘ軸、Ｚ軸）を制御して溶接トーチ１４の移動を行うことになる。そして、ウィービングが必要な場合には、パルスモータ２２及び必要な場合にはパルスモータ３１を駆動して溶接トーチ１４の首振りを行うことになる。
【００１０】
このようなＮＣ工作機械１２及び補助機械装置１３の各部の駆動は、ＣＡＤ／ＣＡＭシステム３５によって作成され拡張ＮＣデータ（加工指令）によって行われる。図１、図３に示すように、その拡張ＮＣデータはＮＣ工作機械用拡張制御装置１０に入力されて内部の記憶手段に一旦記憶される（ステップＳ１）。このＮＣ工作機械用拡張制御装置１０内には、記憶手段にある拡張ＮＣデータを、ＮＣ工作機械用データと補助機械制御用データに分ける分岐手段と、ＮＣ工作機械１２及び補助機械装置１３の動作状況を入力して、ＮＣ工作機械１２と補助機械装置１３の同期を取りながら、ＮＣ工作機械１２及び補助機械装置１３にその動作信号を出力する同期動作手段とを備えている。前記分岐手段によって、前記拡張ＮＣデータは、これらのデータがＮＣ工作機械１２の動作を決定する基本（ｍ）軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、及び主軸１５の回転）の制御命令であるＮＣ工作機械用データ（ＮＣ工作機械用数値制御プログラム）と、補助機械装置１３の動作を決定する補助（ｎ）軸（パルスモータ１９、２２、３１、アルゴンガス供給用の電磁弁のオンオフ、溶接電流値）の制御命令である補助機械制御用データ（補助機械制御プログラム）とに分ける（ステップＳ２）。
【００１１】
基本軸、即ちＮＣ工作機械１２の制御を行う場合には、補助機械装置１３の動作状態を各部のセンサーによって受信し（ステップＳ３）、双方の動作信号からＮＣ工作機械１２と補助機械装置１３とが干渉を生じないことを判断して、ＮＣ工作機械１２と補助機械装置１３との同期作動を行う同期動作手段のプログラムによって、ＮＣ工作機械１２が動いても補助機械装置１３に支障を与えないことを確認した後（ステップＳ４）、インターフェース３６、ＮＣデータ転送装置３７を介して、ＮＣ工作機械１２に伝送される（ステップＳ５）。ＮＣ工作機械１２においては、内部にＮＣ制御装置３８を有し、これによって各軸モータを動かすことになる（ステップＳ６）。なお、これによって、ＮＣ工作機械１２の主軸１５が移動するが、その状態は、ＮＣ工作機械用拡張制御装置１０にフィードバックされる（ステップＳ７）。
【００１２】
一方、ステップＳ２で、拡張ＮＣデータ中に補助機械装置１３を動かす補助機械制御用データを含む場合には、その信号の動作解釈を行う（ステップＳ８）。次に、ＮＣ工作機械１２の状態を受信して（ステップＳ９）、前記同期動作手段のプログラムによって、補助機械装置１３の動作がＮＣ工作機械１２に支障があるか否かを判断し（ステップＳ１０）、問題がないならば、拡張用ＮＣ制御装置３６ａに信号を送り、更にインターフェース３６を介して補助機械装置１３の各軸のモータを駆動することになる（ステップＳ１１）。補助機械装置１３の動作状態は、ＮＣ工作機械用拡張制御装置１０に伝送される（ステップＳ１２）。
これらの動作は、拡張ＮＣデータの個々の命令を、ＮＣ工作機械用データと補助機械制御用データに分岐して、相互の機械が干渉しないようにお互いの状態を確認しながら行うことになり、最終的にはファイルエンドの命令によって終了する（ステップＳ１３）。
【００１３】
このように、ＮＣ工作機械用拡張制御装置では、ｍ軸の基本制御を行うＮＣ工作機械に、更にｎ軸の拡張制御を行う補助機械装置を取付け、全体の駆動を（ｍ＋ｎ）軸のデータを含むＣＡＤ／ＣＡＭシステムによって、前記ＮＣ工作機械及び前記補助機械装置を連動駆動している。
前記実施の形態においては、ＮＣ工作機械１２としてＮＣフライスを、補助機械装置１３として溶接装置を採用したが、これらに限定されるものではなく、ＮＣ工作機械として従来から使用されているＮＣ旋盤、ＮＣボール盤等を使用でき、補助機械装置としては、切断機、研磨機、ボール盤等が適用できる。
【００１４】
【発明の効果】
請求項１記載の加工設備によって、従来から使用されているＮＣ工作機械に更に補助機械装置を用いて、新たな動作を行うＮＣ工作機械を提供できる。
これによって、従来のＮＣ工作機械の能力の拡張が行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るＮＣ工作機械用拡張制御装置を用いた加工設備のブロック図である。
【図２】同ＮＣ工作機械用拡張制御装置を適用した溶接装置の機械回りの説明図である。
【図３】同ＮＣ工作機械用拡張制御装置の動作フロー図である。
【図４】従来例に係るＮＣ工作機械用拡張制御装置のブロック図である。
【符号の説明】
１０：ＮＣ工作機械用拡張制御装置、１１：加工設備、１２：ＮＣ工作機械、１３：補助機械装置、１４：溶接トーチ、１５：主軸、１６：固定部、１６ａ：取付け台、１７：旋回台、１８：旋回機構、１９：パルスモータ、２０：ベルト動力伝達機構、２０ａ：軸受部、２１：傾斜台、２２：パルスモータ、２３：動力伝達機構、２４：昇降支持台、２５：角ねじロッド、２６、２７：ガイド、２８：ナット部材、２９、３０：軸受、３１：パルスモータ、３２：ケーブル、３３：溶接装置、３４、３４ａ：板材、３５：ＣＡＤ／ＣＡＭシステム、３６：インターフェース、３６ａ：拡張用ＮＣ制御装置、３７：ＮＣデータ転送装置、３８：ＮＣ制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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