(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主移動体と、主移動体を送る第１送り機構と、主移動体より質量の小さい副移動体と、副移動体を送る第２送り機構とを装備し、副移動体の移動量が主移動体の移動量よりも小さくなるように、第２送り機構の送り方向への長さを第１送り機構の送り方向への長さよりも短くした工作機械において、両移動体の合成送りにより台形の速度パターンを得る方法であって、
主移動体を加速する期間中に、両移動体の速度合計値が目標速度に到達するまで副移動体を加速したのち、速度合計値が目標速度を維持するように副移動体を減速する第１段階と、主移動体を目標速度で等速送りする期間中に、副移動体を停止させる第２段階と、主移動体を減速する期間中に、速度合計値が目標速度を維持するように副移動体を加速したのち、両移動体が同時に停止するように副移動体を減速する第３段階とからなる移動体送り方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械における移動体の送り方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、大型マシニングセンタ等において、ストロークが大きく加工物を含む総質量も大きなテーブルの速度及び加減速度を向上させるために、送り軸の剛性を高めたり、駆動モータの出力トルクを上げたりするなどの対策が採られてきた。
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、こうした機械構造上の高速化対策は、移動体の質量をさらに増し、負荷イナーシャを押し上げるため、特に加減速度の点ではさほどの効果を期待することができなかった。
【０００４】
そこで、本発明の課題は、２つの移動体の合成送りすることで、加減速度を大幅に向上させることができる送り方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明は、主移動体と、主移動体を送る第１送り機構と、主移動体より質量の小さい副移動体と、副移動体を送る第２送り機構とを装備し、副移動体の移動量が主移動体の移動量よりも小さくなるように、第２送り機構の送り方向への長さを第１送り機構の送り方向への長さよりも短くした工作機械において、両移動体の合成送りにより台形の速度パターンを得る方法であって、主移動体を加速する期間中に、両移動体の速度合計値が目標速度に到達するまで副移動体を加速したのち、速度合計値が目標速度を維持するように副移動体を減速する第１段階と、主移動体を目標速度で等速送りする期間中に、副移動体を停止させる第２段階と、主移動体を減速する期間中に、速度合計値が目標速度を維持するように副移動体を加速したのち、両移動体が同時に停止するように副移動体を減速する第３段階とからなることを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を門形マシニングセンタに具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、門形マシニングセンタのベッド１上には、金型等の加工物２を載せるテーブル３が設置されている。テーブル３は、加工物２を含む総質量が大きな主移動体であって、駆動モータ４により送り軸５を介しガイド６に沿って水平方向へ往復移動される。
【０００７】
一方、ラム７の下端には、工具８を保持する主軸ユニット９が設けられている。主軸ユニット９は、工具８を含む総質量がテーブル３よりも小さい、高応答、高加減速性能を有する副移動体であって、駆動モータ１０により送り軸１１を介しガイド１２に沿って水平方向へ往復移動される。
【０００８】
上記構成の門形マシニングセンタにおいて、次に、テーブル３及び主軸ユニット９の送り方法を図２に基づいて説明する。この実施形態の送り方法においては、加工物２の水平面を加工するにあたり、テーブル３及び主軸ユニット９の合成送りによって、工作物２と工具８との加工点が加速時間（Ｔ）及び減速時間（Ｔ）の等しい正台形の速度パターンに従って制御される。
【０００９】
すなわち、加工の第１段階においては、テーブル３を所定の加速度で加速し、この加速期間（Ｔ１）中に、主軸ユニット９をテーブル３と反対方向に所定の加速度で加速する。テーブル３の速度（Ｆ１）と主軸ユニット９の速度（Ｆ２）との合計値が目標速度（Ｆ０）に達したときに、主軸ユニット９を加速から減速に切り換える。そして、主軸ユニット９を所定の減速度で減速し、速度合計値を目標速度（Ｆ０）に維持し、テーブル３が目標速度（Ｆ０）に到達した時点で主軸ユニット９を停止させる。
【００１０】
第２段階では、テーブル３を目標速度（Ｆ０）で等速送りする。この等速送り期間中は主軸ユニット９を停止させる。
【００１１】
第３段階では、テーブル３を第１段階の加速度と同じ減速度で減速し、この減速期間（Ｔ１）中に、主軸ユニット９をテーブル３と同一方向に第１段階の減速度と同じ加速度で加速し、速度合計値を目標速度（Ｆ０）に維持する。第１段階の減速時間と同じ加速時間が経過したのち、主軸ユニット９を加速から減速に切り換える。そして、主軸ユニット９を第１段階の加速度と同じ減速度で減速し、テーブル３及び主軸ユニット９を目標位置で同時に停止させる。
【００１２】
上記送り方法によれば、質量が小さく高応答の主軸ユニット９を速度制御することで、テーブル３側の機械的構造を変更することなく、極めて高い加減速度を発揮する速度パターンを得ることができ、もって、金型等の大型加工物の加工時間を大幅に短縮することができる。また、テーブル３の加速及び減速期間中に主軸ユニット９を加速から減速に切り換えるので、主軸ユニット９の全移動量を短縮でき、これをラム７にコンパクトな形態で装備することも可能である。以下に、これらの作用効果を確認する計算式を例示する。
【００１３】
0004455745.tif 000002
α１×Ｔ１＝Ｆ０
α２×Ｔ２＝Ｆ０
α＝α１＋α２
Ｔ＝Ｆ０／α＝Ｔ１×Ｔ２／（Ｔ１＋Ｔ２）
【００１４】
主軸ユニット９の移動量：Ｌ
Ｆ＝Ｆ０×Ｔ／Ｔ２＝Ｆ０×Ｔ１／（Ｔ１＋Ｔ２）
Ｌ＝Ｆ×Ｔ１／２×２＝Ｆ０×Ｔ１２／（Ｔ１＋Ｔ２）
具体例として、
Ｆ０＝３０ｍ／ｍｉｎ＝５００ｍｍ／ｓｅｃ
α１＝０．１Ｇ→Ｔ１＝０．５ｓｅｃ
α２＝１Ｇ    →Ｔ２＝０．０５ｓｅｃ
Ｌ＝５００×０．５２  ／（０．５＋０．０５）≒２２７ｍｍ
【００１５】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、メインテーブルとサブテーブルとをそれぞれ独立制御可能に装備した工作機械において、両テーブルを加速時に同一方向へ送り、減速時に反対方向へ送り、双方の合成送りにより台形の速度パターンを得ることもできる。また、本発明の方法は門形マシニングセンタのみに限定されるものではなく、研削盤やフライス盤など、大質量の主移動体と小質量の副移動体とを装備した各種の工作機械に応用して実施することも可能である。
【００１６】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の移動体送り方法によれば、主移動体の加速及び減速期間中に副移動体を加速したのち減速するので、主移動体の機械的構造を変更することなく、副移動体の速度制御によって、合成送りの加減速度を大幅に向上できるとともに、副移動体の全移動量を短縮して、工作機械を小型に構成できるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す門形マシニングセンタの要部正面図である。
【図２】マシニングセンタの移動体送り方法を示す速度特性図である。
【符号の説明】
１・・ベッド、２・・加工物、３・・テーブル、４，１０・・駆動モータ、５，１１・・送り軸、６、１２・・ガイド、７・・ラム、８・・工具、９・・主軸ユニット。
【図１】
0004455745.tif 000003
【図２】
0004455745.tif 000004