(57)【要約】【課題】第１の移動終了位置の方へ早送りする際に余分に惰走させる惰走距離を自動的に決定可能にし且つ汎用性のある制御プログラムにより惰走距離を決定可能にする数値制御装置、この数値制御装置用制御プログラム及び記録媒体を提供することである。【解決手段】主軸ヘッドをＺ軸モータにより各切削動作完了位置から復帰位置の方へ早送りする際に、制御指令に基づく減速開始タイミングになるまで早送りし、その後早送り速度を維持したまま復帰位置まで復帰動作させ、その後Ｚ軸モータを速度零になるまで減速動作させる。前記復帰位置に到達後に、Ｘ軸，Ｙ軸モータの少なくとも一方による早送りを実行させ、主軸ヘッドが復帰位置を超えて惰走した惰走距離を演算し、Ｚ軸モータの減速動作による主軸ヘッドの停止後、前記惰走距離の分だけＺ軸モータを復帰動作とは逆方向へ動作させる。【選択図】  図４
2009237929.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具又はワークの移動終了位置と指令速度を含む位置決め指令を有する加工プログラムに基づいて工作機械の複数の送りモータに指令し、工具とワークとを相対的に移動させてワークを加工する数値制御装置において、
前記送りモータにより移動される前記工具又はワークの位置に関する情報を取得する位置情報取得手段と、
前記加工プログラムが、第１移動終了位置を含む第１位置決め指令と、第２移動終了位置を含む第２位置決め指令とを連続的に実行する指令として有する場合、第１送りモータによって前記工具又はワークが前記第１位置決め指令に基づく指令速度で減速することなく前記第１移動終了位置まで移動したことを前記位置情報取得手段が取得した際、前記第１送りモータを減速させる第１制御手段と、
前記工具又はワークが前記第１位置決め指令に基づいて第１移動終了位置まで移動したことを前記位置情報取得手段が取得した際、前記第２位置決め指令に基づき前記工具又はワークの移動を開始するように前記第１送りモータとは異なる第２送りモータを駆動する第２制御手段と、
前記第１制御手段によって前記第１送りモータを減速させて前記工具又はワークが前記第１移動終了位置を超えて停止した停止位置を前記位置情報取得手段が取得し、この位置情報取得手段により取得された停止位置と前記第１移動終了位置とに基づいて前記工具又はワークが惰走した距離を演算する惰走距離演算手段と、
前記惰走距離演算手段によって演算された距離に基づいて、前記工具又はワークを前記第１移動終了位置へ位置決めするように前記第１送りモータを駆動する第３制御手段と
を備えたことを特徴とする数値制御装置。
【請求項２】
前記工具又はワークの位置に関する情報は、前記第１送りモータのフィードバック位置であることを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置。
【請求項３】
前記工具又はワークの位置に関する情報は、前記第１位置決め指令で指令される指令位置であることを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置。
【請求項４】
前記第３制御手段によって前記工具又はワークが前記第１移動終了位置へ移動停止し且つ第２制御手段によって前記工具又はワークが前記第２移動終了位置へ移動停止した場合、前記加工プログラムの次の指令を実行する第４制御手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置。
【請求項５】
工作機械のＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸駆動手段を加工プログラムに基づいて駆動制御する数値制御装置において、
主軸ヘッドを前記Ｚ軸駆動手段により各切削動作完了位置から復帰位置の方へ早送りする際に、制御指令に基づく減速開始タイミングになるまで前記Ｚ軸駆動手段を制御指令に基づいて動作させ、その後前記Ｚ軸駆動手段の早送り速度を維持したまま前記復帰位置に達するまで復帰動作させ、その後前記Ｚ軸駆動手段を速度零になるまで減速動作させる第１制御手段と、
前記主軸ヘッドが前記復帰位置に到達後に、前記Ｘ軸駆動手段とＹ軸駆動手段の少なくとも一方による制御指令に基づく早送りを実行させる第２制御手段と、
前記主軸ヘッドが前記復帰位置を超えて惰走した惰走距離を演算する惰走距離演算手段と、
前記Ｚ軸駆動手段の減速動作による主軸ヘッドの停止後、前記惰走距離演算手段により演算された前記惰走距離の分だけ前記Ｚ軸駆動手段を前記復帰動作とは逆方向へ動作させる第３制御手段と、
を備えたことを特徴とする数値制御装置。
【請求項６】
工作機械のＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸駆動手段を加工プログラムに基づいて駆動制御する数値制御装置のコンピュータを、
主軸ヘッドを前記Ｚ軸駆動手段により各切削動作完了位置から復帰位置の方へ早送りする際に、制御指令に基づく減速開始タイミングになるまで前記Ｚ軸駆動手段を制御指令に基づいて動作させ、その後前記Ｚ軸駆動手段の早送り速度を維持したまま前記復帰位置に達するまで復帰動作させ、その後前記Ｚ軸駆動手段を速度零になるまで減速動作させる第１制御手段と、
前記主軸ヘッドが前記復帰位置に到達後に、前記Ｘ軸駆動手段とＹ軸駆動手段の少なくとも一方による早送りを実行させる第２制御手段と、
前記主軸ヘッドが前記復帰位置を超えて惰走した惰走距離を演算する惰走距離演算手段と、
前記Ｚ軸駆動手段の減速動作による主軸ヘッドの停止後、前記惰走距離演算手段により演算された前記惰走距離の分だけ前記Ｚ軸駆動手段を前記復帰動作とは逆方向へ動作させる第３制御手段と、
として機能させることを特徴とする数値制御装置用制御プログラム。
【請求項７】
請求項６の数値制御装置用制御プログラムをコンピュータ読取可能に記録したことを特徴とする数値制御装置用記録媒体。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械を制御する数値制御装置、数値制御装置用制御プログラム及び記録媒体に関し、特に第１の軸方向への早送り動作と部分的にラップして行う第１の軸と直交する方向への早送り動作を極力早期に開始可能にし、切削加工のサイクルタイムを短縮可能にした数値制御技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
立型の数値制御式工作機械において例えばＺ軸と平行な複数の立向きの穴を切削加工する際には、図６（ａ）に示すように、穴の切削送りＡ、Ｚ軸上昇早送りＢ、Ｚ軸の復帰位置（復帰位置のインポジション幅以内の位置）への復帰後におけるＸ軸及び／又はＹ軸早送りＣ、Ｚ軸下降早送りＤ、穴の切削送りＥ、のように実行するのが普通である。この場合の各軸方向への動作の速度波形は図６（ｂ）に示すようになる。
【０００３】
ところで、Ｚ軸上昇早送りＢと、Ｘ軸及び／又はＹ軸早送りＣとを部分的にラップさせることで、サイクルタイムを短縮可能にする技術が、特許文献１に提案されている。この特許文献１の技術では、図７（ａ）、（ｂ）に示すように、Ｚ軸上方への早送りに惰走距離を設定することにより、Ｚ軸早送りの最高速度を高めて復帰位置へ到達するタイミングを早め、Ｘ軸及び／又はＹ軸早送り動作Ｃの開始タイミングを早め、サイクルタイムを短縮する。尚、惰走距離の分だけＺ軸方向へ余分に上昇することになるため、惰走距離と等しい助走距離だけＺ軸下方への早送りＤの移動量を大きくする。
【特許文献１】特開平９−１２０３１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記特許文献１には、前記惰走距離をどのように設定すべきかについては詳細には記述されておらず、最大切削送り速度に対応するパラメータを設け、切削送り速度に応じて計算する一例が記述されているのみである。しかし、この設定した惰走距離が大き過ぎる場合には、サイクルタイムを短縮するどころか長くする場合もあり、惰走距離が小さ過ぎる場合にはサイクルタイムの短縮の効果が乏しくなる。
【０００５】
また、前記惰走距離を決定するためのパラメータ、定数、演算式などを個々の加工プログラムに組み込む場合には、加工プログラムが複雑化し、加工プログラムの作成の所要時間が長くなり、汎用性と実用性に欠けるという問題がある。そこで、種々の加工プログラムに共通に適用可能な汎用性のある制御プログラムにより、前記惰走距離やＸ軸及び／Ｙ軸早送りを開始するタイミングを決定可能にすることが望ましい。
【０００６】
本発明の目的は、第１の移動終了位置の方へ早送りする際に第１の移動終了位置を超えて惰走させる惰走距離を自動的に決定可能にし且つ種々の加工プログラムに共通に適用可能な汎用性のある制御プログラムにより前記惰走距離を決定可能にする数値制御装置、この数値制御装置用制御プログラム及び記録媒体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の数値制御装置は、工具又はワークの移動終了位置と指令速度を含む位置決め指令を有する加工プログラムに基づいて工作機械の複数の送りモータに指令し、工具とワークとを相対的に移動させてワークを加工する数値制御装置において、前記送りモータにより移動される前記工具又はワークの位置に関する情報を取得する位置情報取得手段と、前記加工プログラムが、第１移動終了位置を含む第１位置決め指令と、第２移動終了位置を含む第２位置決め指令とを連続的に実行する指令として有する場合、第１送りモータによって前記工具又はワークが前記第１位置決め指令に基づく指令速度で減速することなく前記第１移動終了位置まで移動したことを前記位置情報取得手段が取得した際、前記第１送りモータを減速させる第１制御手段と、前記工具又はワークが前記第１位置決め指令に基づいて第１移動終了位置まで移動したことを前記位置情報取得手段が取得した際、前記第２位置決め指令に基づき前記工具又はワークの移動を開始するように前記第１送りモータとは異なる第２送りモータを駆動する第２制御手段と、前記第１制御手段によって前記第１送りモータを減速させて前記工具又はワークが前記第１移動終了位置を超えて停止した停止位置を前記位置情報取得手段が取得し、この位置情報取得手段により取得された停止位置と前記第1移動終了位置とに基づいて前記工具又はワークが惰走した距離を演算する惰走距離演算手段と、前記惰走距離演算手段によって演算された距離に基づいて前記工具又はワークを前記第１移動終了位置へ位置決めするように前記第１送りモータを駆動する第３制御手段とを備えたことを特徴としている。
【０００８】
第１位置決め指令と、第２位置決め指令とを連続的に実行する際に、送りモータにより移動される工具又はワークの位置に関する情報は位置情報取得手段により取得される。
第１制御手段は、前記第１位置決め指令により第１送りモータによって工具又はワークを移動させ、この工具又はワークが減速することなく指令速度で第１移動終了位置まで移動したとき、第１送りモータを減速に切換える。第２制御手段は、前記工具又はワークが第１移動終了位置まで移動したとき、第２位置決め指令に基づき第２送りモータにより前記工具又はワークの移動を開始する。惰走距離演算手段は、第１制御手段によって前記工具又はワークが第１移動終了位置を超えて停止した停止位置と第１移動終了位置とに基づいて、前記工具又はワークが惰走した距離を演算する。第３制御手段は、惰走距離演算手段によって演算した距離に基づいて前記工具又はワークを第１移動終了位置へ移動させる。
【０００９】
請求項２の数値制御装置は、請求項１の発明において、前記工具又はワークの位置に関する情報は、前記第１送りモータのフィードバック位置であることを特徴としている。
請求項３の数値制御装置は、請求項１の発明において、前記工具又はワークの位置に関する情報は、前記第１位置決め指令で指令される指令位置であることを特徴としている。
【００１０】
請求項４の数値制御装置は、請求項１に記載の発明において、前記第３制御手段によって前記工具又はワークが前記第１移動終了位置へ移動停止し且つ第２制御手段によって前記工具又はワークが前記第２移動終了位置へ移動停止した場合、加工プログラムの次の指令を実行する第４制御手段を備えたことを特徴としている。
【００１１】
請求項５の数値制御装置は、工作機械のＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸駆動手段を加工プログラムに基づいて駆動制御する数値制御装置において、主軸ヘッドを前記Ｚ軸駆動手段により各切削動作完了位置から復帰位置の方へ早送りする際に、制御指令に基づく減速開始タイミングになるまで前記Ｚ軸駆動手段を制御指令に基づいて動作させ、その後前記Ｚ軸駆動手段の早送り速度を維持したまま前記復帰位置に達するまで復帰動作させ、その後前記Ｚ軸駆動手段を速度零まで減速動作させる第１制御手段と、前記主軸ヘッドが前記復帰位置に到達後に、前記Ｘ軸駆動手段とＹ軸駆動手段の少なくとも一方による制御指令に基づく早送りを実行させる第２制御手段と、前記主軸ヘッドが前記復帰位置を超えて惰走した惰走距離を演算する惰走距離演算手段と、前記Ｚ軸駆動手段の減速動作による主軸ヘッドの停止後、前記惰走距離演算手段により演算された前記惰走距離の分だけ前記Ｚ軸駆動手段を前記復帰動作とは逆方向へ動作させる第３制御手段とを備えたことを特徴としている。
【００１２】
尚、「前記復帰位置に達するまで・・」における復帰位置とは、復帰位置のインポジション幅以内の位置を意味する。「前記復帰位置に達する」とは、フィードバック位置が復帰位置に達する場合でもよく、制御指令で指令される指令位置が復帰位置に達する場合でもよい。
【００１３】
実施例に係る図３において、Ｚ軸切削送りａ、Ｚ軸早送りｂ、Ｘ軸及び／又はＹ軸早送りｃ、Ｚ軸早送りｄ，ｅ、Ｚ軸切削送りｆとする。この場合の速度波形は図４に示すとおりである。第１制御手段は、主軸ヘッドを前記Ｚ軸駆動手段により各切削送り完了位置から復帰位置の方へＺ軸早送りｂにより早送りする際に、制御指令に基づく減速開始タイミング（図４のタイミングｔ１）になるまでＺ軸駆動手段を制御指令に基づいて動作させ、その後Ｚ軸駆動手段の早送り速度を維持したまま、図４のタイミングｔ２において前記復帰位置に達するまで復帰動作させ、その後Ｚ軸駆動手段を速度零まで減速動作させる。
尚、図４のＺ軸早送りｂにおける平行四辺形の斜線領域の面積が「惰走距離」に相当する。
【００１４】
このように、タイミングｔ１からｔ２の間、Ｚ軸早送り速度を高く維持したまま、前記復帰位置に達するまで早送りさせるため、復帰位置に到達するタイミングｔ２を早めることができるから、タイミングｔ２の直後から、第２制御手段によりＸ軸駆動手段とＹ軸駆動手段の少なくとも一方による制御指令に基づく早送りｃを開始して早送りを早期に完了させることができる。そのため、早送りｃの完了タイミングを早め、一連の動作ａ〜ｆを実行するのに要するサイクルタイムを短縮することができる。
【００１５】
請求項６の数値制御装置用制御プログラムは、工作機械のＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸駆動手段を加工プログラムに基づいて駆動制御する数値制御装置のコンピュータを、主軸ヘッドを前記Ｚ軸駆動手段により各切削動作完了位置から復帰位置の方へ早送りする際に、制御指令に基づく減速開始タイミングになるまで前記Ｚ軸駆動手段を制御指令に基づいて動作させ、その後前記Ｚ軸駆動手段の早送り速度を維持したまま前記復帰位置に達するまで復帰動作させ、その後前記Ｚ軸駆動手段を速度零まで減速動作させる第１制御手段と、前記主軸ヘッドが前記復帰位置に到達後に、前記Ｘ軸駆動手段とＹ軸駆動手段の少なくとも一方による早送りを実行させる第２制御手段と、前記主軸ヘッドが前記復帰位置を超えて惰走した惰走距離を演算する惰走距離演算手段と、前記Ｚ軸駆動手段の減速動作による主軸ヘッドの停止後、前記惰走距離演算手段により演算された前記惰走距離の分だけ前記Ｚ軸駆動手段を前記復帰動作とは逆方向へ動作させる第３制御手段として機能させることを特徴としている。
【００１６】
請求項７の数値制御装置用記録媒体は、請求項６の数値制御装置用制御プログラムをコンピュータ読取可能に記録したことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１の発明によれば、位置情報取得手段と、惰走距離演算手段と、第１〜第３制御手段とを設け、第１制御手段により、前記第１位置決め指令により第１送りモータによって工具又はワークを移動させ、この工具又はワークが減速することなく第１移動終了位置まで移動したとき、第１送りモータを減速に切換える。第２制御手段により、前記工具又はワークが第１移動終了位置まで移動したとき、第２位置決め指令に基づき第２送りモータにより前記工具又はワークの移動を開始する。惰走距離演算手段は、第１制御手段によって前記工具又はワークが第１移動終了位置を超えて停止した停止位置と第１移動終了位置とに基づいて、前記工具又はワークが惰走した距離を演算する。第３制御手段は、惰走距離演算手段によって演算した惰走した距離基づいて前記工具又はワークを第１移動終了位置へ移動させる。
【００１８】
このように、第１移動終了位置に達するまでは第１送りモータを減速することなく、動作させるため、第１移動終了位置に達するタイミングを早め、第２位置決め指令に基づいて第２送りモータにより前記工具又はワークを移動させる開始タイミングを早め、第１，第２位置決め指令を含む複数の指令が実行されるサイクルタイムを確実に短縮することができる。
【００１９】
しかも、第１〜第３制御手段は、加工プログラムに組み込む必要がなく、加工プログラムを解読して制御指令を作成する数値制御の制御プログラムに組み込むことができるため、汎用性と実用性に優れる。
【００２０】
請求項２の発明によれば、前記工具又はワークの位置に関する情報は、前記第１送りモータのフィードバック位置であるため、第２制御手段による送り動作制御の精度を高めることができる。
【００２１】
請求項３の発明によれば、前記工具又はワークの位置に関する情報は、前記第１位置決め指令で指令される指令位置であるため、同じ動作であれば常に惰走距離が一定になるため、第１制御手段による送り動作制御の再現性を高めることができる。
【００２２】
請求項４の発明によれば、前記第３制御手段によって前記工具又はワークが前記第１移動終了位置へ移動停止し且つ第２制御手段によって前記工具又はワークが前記第２移動終了位置へ移動停止した場合、加工プログラムの次の指令を実行する第４制御手段を備えたため、第１，第２位置決め指令の次の指令をジグ等に干渉することなく安全に実行させることができる。
【００２３】
請求項５の発明によれば、前述のように、第１制御手段により、主軸ヘッドが復帰位置に達するタイミングを早めることができるため、第２制御手段によるＸ軸駆動手段とＹ軸駆動手段の少なくとも一方による制御指令に基づく早送りの開始タイミングを早め、その早送り完了タイミングを早めることができるから、サイクルタイムを確実に短縮することができる。
【００２４】
しかも、第１制御手段により、制御指令に基づく減速開始タイミングになるまでＺ軸駆動手段を制御指令に基づいて動作させ、その後Ｚ軸駆動手段の早送り速度を維持したまま復帰位置に達するまで復帰動作させるため、Ｚ軸早送りの加速により得られた最高速度を維持したまま復帰位置まで早送りさせるため、前記最高速度に比例する適当な大きさの惰走距離を自動的に決定してその惰走距離だけ惰走するように制御することができる。
【００２５】
しかも、第１制御手段、第２制御手段、惰走距離演算手段、第３制御手段は、加工プログラムではなく加工プログラムを解読して制御指令を作成する数値制御の制御プログラムに組み込んで、種々の加工プログラムに共通に適用可能であるため、汎用性と実用性に優れる。
【００２６】
請求項６の発明によれば、基本的に請求項５と同様の効果が得られる。
請求項７の発明によれば、基本的に請求項５と同様の効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明を実施するための最良の形態について実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２８】
最初に、マシニングセンタ１の構成について説明する。
図１に示すように、マシニングセンタ１は、ワークと工具とをＸＹＺ直交座標系における各軸方向へ独立に相対移動させることによって、ワークに所望の機械加工（例えば、「中ぐり」、「フライス削り」、「穴空け」、「切削」等）を施すことができる工作機械である。このマシニングセンタ１は、鋳鉄製のベース２と、ベース２の上部に設けられ、ワークの切削加工を行う機械本体３と、ベース２の上部に固定され、機械本体３とベース２の上部を覆う箱状のスプラッシュカバー（図示略）とを主体にして構成されている。
【００２９】
図１に示すように、ベース２はＹ軸方向に長い略直方体状の鋳造品である。ベース２の下部の四隅には高さ調節が可能な脚部２ａが夫々設けられ、これらの脚部２ａを工場等の床面に設置することでマシニングセンタ１が設置されている。
【００３０】
このマシニングセンタ１を操作する操作パネル２４（図２参照）が設けられている。この操作パネル２４には、テンキーや各種操作キーを備えたキーボードが設けられ、その上部には設定画面又は実行動作を表示するための表示器２５（液晶ディスプレイ）（図２参照）が設けられている。オペレータは、この操作パネル２４の表示器２５への表示情報を確認しながらキーボードを操作することによって、ワーク加工を実行するための加工プログラムや、使用される工具の種類、工具情報、各種パラメータ等を各々設定することができる。
【００３１】
次に、機械本体３について説明する。
図１に示すように、機械本体３は、ベース２の後部上のコラム座部４の上面に固定され且つ鉛直上方に延びるコラム５と、このコラム５の前面に沿って昇降可能な主軸ヘッド７と、この主軸ヘッド７の下部から下方に延びる主軸９と、主軸ヘッド７の右側に設けられ、主軸９の先端に工具付きの工具ホルダ（図示略）を取り付けて交換する工具交換装置（ＡＴＣ）２０と、ベース２の上部に設けられ、ワークを着脱可能に固定するテーブル１０とを主体に構成されている。コラム５の背面側には、箱状の制御ボックス６が設けられ、この制御ボックス６の内側には、マシニングセンタ１の動作を制御する数値制御装置３０（図２参照）が設けられている。
【００３２】
次に、テーブル１０の移動機構について説明する。
図１、図２に示すように、テーブル１０は、サーボモータからなるＸ軸モータ５１及びＹ軸モータ５２により、Ｘ軸方向（機械本体３の左右方向）及びＹ軸方向（機械本体３の奥行き方向）に移動制御される。この移動機構は以下の構成からなる。まず、テーブル１０の下側には直方体状の支持台１２が設けられている。その支持台１２の上面にはＸ軸方向に沿って延びる１対のＸ軸送りガイドが設けられ、１対のＸ軸送りガイド上にテーブル１０が移動可能に支持されている。
【００３３】
支持台１２は、ベース２の上部に設けられ、そのベース２の長手方向に沿って延びる１対のＹ軸送りガイド上に移動可能に支持されている。こうして、テーブル１０は、ベース２上に設けられたＸ軸モータ５１によりＸ軸送りガイドに沿ってＸ軸方向に移動駆動され、ベース２上に設けられたＹ軸モータ５２によりＹ軸送りガイドに沿ってＹ軸方向に移動駆動される。
【００３４】
Ｘ軸送りガイドには、テレスコピック式に収縮するテレスコピックカバー１３，１４がテーブル１０の左右両側に設けられている。Ｙ軸送りガイドには、テレスコピックカバー１５とＹ軸後ろカバーとが、支持台１２の前後に夫々設けられている。これら複数のカバーによって、テーブル１０がＸ軸方向とＹ軸方向の何れの方向に移動した場合でも、Ｘ軸送りガイドとＹ軸送りガイドは、常にテレスコピックカバー１３，１４，１５とＹ軸後ろカバーによって覆われている。そのため、加工領域から飛散する切粉や、クーラント液の飛沫等が各レール上に落下するのを防止できる。
【００３５】
次に、主軸ヘッド７の昇降機構について説明する。
図１に示すように、主軸ヘッド７は、コラム５の前面側で上下方向に延びるガイドレールに対してリニアガイドを介して昇降自在に支持されている。主軸ヘッド７は、コラム５の前面側の上下方向に延びる送りネジに対してナットで連結されている。その送りネジをＺ軸モータ５３（図２参照）によって正逆方向に回転駆動することで、主軸ヘッド７が上下方向に昇降駆動される。
【００３６】
次に、主軸９について説明する。
図１に示すように、主軸９は、上下方向に長い円筒状に形成され、その内側にはスピンドルが回転自在に設けられている。このスピンドルは、主軸ヘッド７の上部に設けられた主軸モータ５４により回転駆動される。スピンドルの先端側部分には、先端に向かって拡径するホルダ取付穴（図示略）が設けられている。
【００３７】
図１に示すように、工具交換装置２０は、工具を支持する工具ホルダを複数格納する工具マガジン２１と、主軸９に取り付けられた工具ホルダと他の工具ホルダとを把持して搬送するための工具交換アーム２２等で構成されている。工具マガジン２１の内側には、工具ホルダを支持する複数の工具ポットと、それら工具ポットを工具マガジン２１内で搬送する搬送機構とが設けられている。
【００３８】
次に、この工作機械１の制御系について説明する。
図２に示すように、数値制御装置３０は、マイクロコンピュータを含んで構成されており、ＣＰＵ３１と、ＲＯＭ３２と、ＲＡＭ３３と、入出力インターフェース３４と、軸制御回路４１ａ〜４５ａと、サーボアンプ４１〜４４と、微分器５１ｂ〜５４ｂなどを備えている。サーボアンプ４１〜４４は、夫々Ｘ軸モータ５１、Ｙ軸モータ５２、Ｚ軸モータ５３、主軸モータ５４に接続されている。軸制御回路４５ａはマガジンモータ５５に接続されている。前記ＲＡＭ３３には、ユーザーが入力して登録した種々の加工プログラムが記憶され、また、前記ＲＯＭ３２には、加工プログラムを解読する数値制御の制御プログラムが予め格納されている。
【００３９】
Ｘ軸モータ５１、Ｙ軸モータ５２は、テーブル１０をＸ軸方向、Ｙ軸方向に移動させる為のものである。マガジンモータ５５は工具マガジン２１を回転移動させる為のものである。主軸モータ５４は、前記主軸９を回転させる為のものである。尚、前記Ｘ軸モータ５１、Ｙ軸モータ５２、Ｚ軸モータ５３、主軸モータ５４は、夫々エンコーダ５１ａ〜５４ａを備えている。
【００４０】
軸制御回路５１ａ〜５４ａは、ＣＰＵ３１からの移動指令量を受けて、電流指令量（トルク指令値）をサーボアンプ４１〜４４に出力する。サーボアンプ４１〜４４は、この指令を受けてモータ５１〜５４に駆動電流を出力する。軸制御回路４１ａ〜４４ａは、エンコーダ５１ａ〜５４ａから位置フィードバック信号が入力されて、位置のフィードバック制御を行う。微分器５１ｂ〜５４ｂは、エンコーダ５１ａ〜５４ａから入力された位置フィードバック信号を微分して速度フィードバック信号に変換し、軸制御回路４１ａ〜４４ａに速度フィードバック信号を出力する。
【００４１】
軸制御回路４１ａ〜４４ａは、微分器５１ｂ〜５４ｂから速度フィードバック信号が入力されて、速度フィードバックの制御を行う。サーボアンプ４１〜４４からモータ５１〜５４に出力される駆動電流は、電流検出器４１ｂ〜４４ｂで検出される。電流検出器４１ｂ〜４４ｂで検出された駆動電流は、軸制御回路４１ａ〜４４ａにフィードバックされる。軸制御回路４１ａ〜４４ａは、フィードバックされた駆動電流によって、電流（トルク）制御を行う。
【００４２】
一般的に、モータ５１〜５４に流れる駆動電流とモータ５１〜５４にかかる負荷トルクは概略一致するので、モータ５１〜５４に流れる駆動電流を検出する電流検出器４１ｂ〜４４ｂによって、モータ５１〜５４にかかる負荷トルクを検出することができる。軸制御回路４５ａは、ＣＰＵ３１からの移動指令量を受けてマガジンモータ５５を駆動する。尚、数値制御装置３０には、操作キー等を備えた操作パネル２４と、表示器２５とが接続されている。尚、Ｘ軸モータ５１がＸ軸駆動手段に相当し、Ｙ軸モータ５２がＹ軸駆動手段に相当し、Ｚ軸モータ５３がＺ軸駆動手段に相当する。
【００４３】
次に、この工作機械１によりＺ軸と平行な複数の立向きの穴をワークに形成する加工プログラムに適用する本願特有の複数軸早送り制御について説明する。
最初に、この複数軸早送り制御の概要について図３、図４に基づいて説明する。
前記数値制御装置３０は、次のような第１，第２，第３制御手段と、惰走距離演算手段とを備えている。
【００４４】
図３、図４に示すように、前記第１制御手段は、主軸ヘッド７をＺ軸モータ５３により切削送りａの完了位置から復帰位置の方へＺ軸早送りｂを行う際に、制御指令に基づく減速開始タイミングｔ１になるまでＺ軸モータ５３を制御指令に基づいて動作させ、その後Ｚ軸モータ５３の早送り速度を維持したまま復帰位置に達するまで復帰動作させ、その後Ｚ軸モータ５３を速度零まで減速動作させる。
【００４５】
前記第２制御手段は、主軸ヘッド７が前記復帰位置に到達後に、Ｘ軸モータ５１とＹ軸モータ５２の少なくとも一方による制御指令に基づく早送りｃを実行させる。
前記惰走距離演算手段は、主軸ヘッド７が前記復帰位置を超えて惰走した惰走距離（図３における早送り動作ｂの平行四辺形状の斜線領域の面積）を演算する。
【００４６】
前記第３制御手段は、Ｚ軸モータ５３の減速動作による主軸ヘッド７の停止後、前記惰走距離演算手段により演算された前記惰走距離の分だけＺ軸モータ５３を前記復帰動作とは逆方向への早送り動作させる（図４の早送りｄ参照）。尚、早送りｅは、早送りｃと早送りｄの終了後に実行される制御指令に基づく早送りであり、切削送りｆは次の立向きの穴を切削加工する動作である。
【００４７】
次に、前記第１，第２，第３制御手段と惰走距離演算手段としての複数軸早送り制御の制御プログラムについて、図５のフローチャートに基づいて説明する。尚、この制御プログラムは前記ＲＯＭ３２に予め格納されており、ＲＡＭ３３にはこの複数軸早送り制御を実行する際に必要な種々のワークメモリが設けられる。フローチャート中、符号Ｓｉ（ｉ＝１，２，・・）は各ステップを示すものである。
【００４８】
この複数軸早送り制御は、複数の立向き穴をワークに所定間隔で切削加工する加工プログラムに対して適用されるものである。加工プログラムは、動作を所定のプログラム言語による制御指令として動作順に記述したものである。加工プログラムとして、図６に示すような、Ｚ軸切削送りＡ、Ｚ軸上昇早送りＢ、Ｘ軸及び／又はＹ軸早送りＣ、Ｚ軸下降早送りＤの動作を制御指令として記述したものについて図５のフローチャートに基づいて説明する。尚、Ｚ軸上昇早送りＢが、第１位置決め指令に相当し、Ｘ軸及び／又はＹ軸早送りＣが第２位置決め指令に相当し、復帰位置Ｐが、第１移動終了位置に相当する。第２移動終了位置は、Ｑとなる。また、Ｚ軸モータ５３が、第１送りモータに相当し、Ｘ軸モータ５１及び／又はＹ軸モータ５２が、第２送りモータに相当する。また、加工プログラムでは、図６(a)の動作と同じであるが、図５のフローチャートに従うと、図３に示す動作を行うことになる。切削送り指令の指令速度は、制御指令で設定でき、各軸の早送り指令の速度は、パラメータによって予めＲＡＭ３３等に記憶されている。
【００４９】
図５に示すように、加工プログラムが開始されると、図示省略したが、最初にカウンタｎが「１」に設定される。今回（n）制御指令、次回(n+1)制御指令と次々回(n+2)制御指令が読み込まれ、解釈される（Ｓ１）。次に、今回(n) 制御指令がプログラム終了か否か判定され（Ｓ２）、その判定がＹｅｓのときには加工プログラム終了になり、Ｓ２の判定がＮｏのときはＳ３へ移行する。
【００５０】
Ｓ３では、次回(n+1)制御指令がＸ軸及び／又はＹ軸の早送りで、且つ次々回(n+2)制御指令がＺ軸下降早送りか否か判定され、その判定がＮｏのときはＳ４に移行し、今回（n）制御指令の実行後にＳ１７へ移行する。Ｓ１７では、制御指令ｎが「１」だけインクリメントされ、その後Ｓ１へリターンする。Ｓ３の判定がＹｅｓのときには今回（n）制御指令がＺ軸上昇早送りか否か判定され（Ｓ５）、その判定がＮｏのときはＳ４に移行し、今回（n）制御指令の実行後にＳ１７へ移行する。Ｓ５の判定がＹｅｓのときには今回（n）制御指令のＺ軸上昇早送りが開始される（Ｓ６）。Ｓ７において制御指令に基づくＺ軸上昇早送りの減速開始タイミング（図４のタイミングｔ１）か否か判定される。その判定がＮｏのときはＳ８において今回（n）の制御指令が継続されてＳ７へ戻る。Ｓ７の判定がＹｅｓのときはＳ９へ移行する。
【００５１】
Ｓ９では、Ｚ軸上昇早送り速度を維持したままＺ軸上昇早送り動作を継続する。次に、Ｓ１０ではＺ軸フィードバック位置が復帰位置からインポジション幅以内か否か判定される。Ｓ１０の判定がＮｏのときはＳ９へ戻ってＳ９、Ｓ１０が実行される。例えば、図４のタイミングｔ２において、Ｓ１０の判定がＹｅｓになるとＳ１１へ移行する。Ｓ１１では、次回（n+1）制御指令のＸ軸及び／又はＹ軸の早送りＣ（図３では、ｃ）が開始されると共に、Ｚ軸の減速が開始される。
【００５２】
次のＳ１２では、Ｚ軸減速が終了か否か、つまりＺ軸速度が零になったか否か判定され、その判定がＮｏのうちはＳ１２を繰り返し、Ｓ１２の判定がＹｅｓになるとＳ１３へ移行する。次に、Ｓ１３では、復帰位置を超えたＺ軸惰走距離が演算される。惰走距離は「停止位置−復帰位置」で演算される
【００５３】
次に、Ｓ１４では、図４に示すように、Ｚ軸惰走距離の分だけＺ軸下降早送りｄを実行させる。次のＳ１５では、Ｘ軸及び／又はＹ軸の早送りＣ（図３ではｃ）が完了し、且つＺ軸下降早送りｄが完了したか否か判定される。Ｓ１５の判定がＮｏのときはＳ１５を繰り返し、Ｓ１５の判定がＹｅｓになるとＳ１６へ移行する。Ｓ１６では、制御指令ｎが「２」インクリメントされ、その後Ｓ１へリターンする。
【００５４】
図５のフローチャート中の、Ｓ７〜Ｓ１２を実行する数値制御装置３０が「第１制御手段」に相当し、Ｓ１１を実行する数値制御装置３０が「第２制御手段」に相当し、Ｓ１４を実行する数値制御装置３０が「第３制御手段」に相当し、Ｓ１３を実行する数値制御装置３０が「惰走距離演算手段」に相当する。Ｓ１５、Ｓ１６を実行する数値制御装置３０が「第４制御手段」に相当する。図３に示す複数軸早送り制御の例では、「次の指令を実行する」とは、Ｚ軸下降早送りｅを実行することである。
前記図５のフローチャートが本願の「数値制御装置用制御プログラム」に相当し、図５のフローチャートを所定のプログラム言語で記述してコンピュータ読取可能に記録媒体に記録したものが、本願の「数値制御装置用記録媒体」に相当する。
位置情報取得手段は、前記エンコーダ５１ａ〜５４ａと軸制御回路４１ａ〜４４ａとＣＰＵ３１とＲＯＭ３２等で構成されている。尚、「前記工具又はワークの位置に関する情報」は、前記Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸送りモータ５１〜５３のフィードバック位置であってもよく、また、前記「位置決め指令」で指令される指令位置であってもよい。
【００５５】
次に、この複数軸早送り制御の作用、効果について説明する。
制御指令で指令される減速開始タイミングｔ１になったときに、Ｚ軸早送りの速度を減速することなく、Ｚ軸早送りの速度を維持して復帰位置に達するまで上昇させるため、主軸ヘッド７が復帰位置に達するタイミングを早めることができるため、Ｘ軸モータ５１とＹ軸モータ５２の少なくとも一方による制御指令に基づく早送りの開始タイミングｔ２を早め、その早送りｃの完了タイミングを早めることができるから、サイクルタイムを確実に短縮することができる。
【００５６】
しかも、制御指令に基づく減速開始タイミングｔ１になるまでＺ軸モータ５３を制御指令に基づいて動作させ、その後Ｚ軸モータ５３の早送り速度を維持したまま復帰位置に達するまで復帰動作させるため、Ｚ軸早送りの加速により得られた速度を維持したまま復帰位置まで早送りさせるため、自動的に決定される適当な大きさの惰走距離だけ惰走するように制御することができる。
【００５７】
しかも、図５のフローチャートは、加工プログラムではなく数値制御の制御プログラムに組み込んで、種々の加工プログラムに共通に適用可能であるため、汎用性と実用性に優れる。前記Ｚ軸モータ５３による早送り速度を維持したまま復帰動作させる際に、フィードバック位置が復帰位置に達するまで復帰動作させるため、Ｘ軸及び／又はＹ軸の早送りｃの精度を高めることができる。
【００５８】
但し、工作機械は、前記実施例１のものに限定されず、主軸を搭載したコラムが移動する形式の工作機械であってもよい。また、前記第１送りモータはＺ軸モータ５３に限定される訳ではなく、Ｘ軸モータ５１やＹ軸モータ５２であってもよい。
【００５９】
次に、前記実施例を部分的に変更する例について説明する。
１］図５のフローチャートのＳ１０において、Ｚ軸フィードバック位置が復帰位置からインポジション幅以内か否かと判定したが、前記「Ｚ軸フィードバック位置」の代わりに、制御指令により指令される「指令位置」が復帰位置からインポジション幅以内か否かと判定してもよい。この場合、Ｚ軸上昇早送りｂの早送り速度を維持したまま復帰動作させる際に、制御指令で指令される指令位置が復帰位置に達するまで復帰動作させるため、同じ動作であれば常に惰走距離が一定になるため、Ｚ軸早送り動作の再現性を高めることができる。
【００６０】
２］前記図４においては、Ｚ軸上昇早送りｂにおいては加速中に減速開始タイミングｔ１になったが、Ｚ軸方向の復帰位置までの距離が大きい場合には、制御指令に基づくＺ軸上昇早送りｂにおいて加速、定速、減速の順に動作することになるため、このような場合には定速から減速に移行するタイミングがｔ１となる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の実施例に係る数値制御式工作機械の全体斜視図である。
【図２】前記工作機械の制御系のブロック図である。
【図３】Ｚ軸と平行な穴を切削加工する際の切削動作と早送り動作の説明図である。
【図４】図３の場合の速度波形図である。
【図５】本願特有の複数軸早送り制御のフローチャートである。
【図６】（ａ）従来技術に係る図３相当図、（ｂ）は（ａ）の場合の速度波形図である。
【図７】（ａ）特許文献１の従来技術に係る図３相当図、（ｂ）は（ａ）の場合の速度波形図である。
【符号の説明】
【００６２】
１          工作機械
７          主軸ヘッド
３０        数値制御装置
５１        Ｘ軸モータ
５２        Ｙ軸モータ
５３        Ｚ軸モータ 
【図１】
2009237929.tif 000003
【図２】
2009237929.tif 000004
【図３】
2009237929.tif 000005
【図４】
2009237929.tif 000006
【図５】
2009237929.tif 000007
【図６】
2009237929.tif 000008
【図７】
2009237929.tif 000009