JP3119308B2 - マシニングセンタ - Google Patents
マシニングセンタInfo
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- JP3119308B2 JP3119308B2 JP03070361A JP7036191A JP3119308B2 JP 3119308 B2 JP3119308 B2 JP 3119308B2 JP 03070361 A JP03070361 A JP 03070361A JP 7036191 A JP7036191 A JP 7036191A JP 3119308 B2 JP3119308 B2 JP 3119308B2
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- acceleration
- work
- deceleration
- jig
- machining center
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- Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
- Automatic Control Of Machine Tools (AREA)
- Automatic Tool Replacement In Machine Tools (AREA)
Description
置するテーブルに分力センサを装備したマシニングセン
タに関する。
御軸を有するタイプのものがあるが、ミニマムX軸,Y
軸に沿って移動するテーブルと、Z軸に沿って移動する
主軸を備え、テーブル上にとりつけたワークを主軸にと
りつけたワークを主軸にとりつけたツールにより加工を
施す。ワークとツールの間の相対移動は、加工状態で送
られる場合と、非加工状態で早送りされる場合がある。
早送り状態は加工に関与しないので、できるだけ短時間
で目的位置に達することが望ましい。従って、その機械
に許容される最大の加速度と減速度で目的位置までテー
ブルや主軸を移動することが考えられる。しかしなが
ら、特にテーブルにあっては、載置されるワークの重量
は一定ではないので、最適な加減速の時定数を固定する
ことはできない。
ボモータの負荷を検知し、その負荷に応じて加減速時定
数を設定する技術が提案されている。切削加工時にはワ
ークおよび治具の重量のほかに切削加工抵抗が負荷とし
て加えられるが、この際にも、各軸のサーボモータにか
かる負荷に対応して切削送りの加減速時定数を設定する
ことは可能である。切削加工時には主軸を駆動するモー
タにも回転トルクがかかる。この負荷は送り速度を含む
加工条件により変化するので、主軸の負荷に応じて送り
速度を制御する技術が提案されている。
た技術にあっては、ワークおよび治具を載置したテーブ
ルを駆動してみて、はじめて負荷を検知することがで
き、それ以前にあっては最適な時定数を設定することは
できない。また、後述した技術にあっては、ツールの加
工能力を制御要素として使用していない。ツールは、使
用により加工能力が低下し、切削抵抗が増大する。本発
明はテーブルにかかる各方向の分力を検知することで、
加減速時定数の最適化と、ツール寿命の管理を達成する
ものである。
タは、テーブルに分力センサを装備して、テーブルの移
動軸方向及びヘッドストックの移動軸方向にかかる荷重
と、各移動軸まわりのトルクを検知する。これらの分力
を検知することで、ワークおよび治具の重量と加工中に
ワークおよび治具にかかる加工抵抗をリアルタイムで演
算することができる。ワーク重量を知ることにより、早
送りの際に各移動軸のサーボ制御のための加減速時定数
と加減速距離を最適化することができる。
ンを示し、図2は分力センサの斜視図である。マシニン
グセンタのテーブル1は、ボールネジ11によりX軸に
沿って駆動され、ボールネジ11はサーボモータ8に連
結される。コラム2は、ボールネジ12によりY軸に沿
って駆動され、ボールネジ12はサーボモータ9に連結
される。コラム2に対して摺動自在に支持されるヘッド
ストック3は、ボールネジ13によりZ軸に沿って駆動
され、ボールネジ13はサーボモータ10に連結され
る。ヘッドストック3に装備された主軸4は、ツール5
によりワークおよび治具7に加工を施す。ワークおよび
治具7は、テーブル1上に装備された分力センサ30に
とりつけられる。
で、分力センサ30は、プラットフォーム32上にかか
るX軸,Y軸,Z軸方向の荷重Fx,Fy,Fzと、X
軸,Y軸,Z軸まわりのトルクMx,My,Mzの6分
力を検知することができる。センサとしては、通常のス
トレインゲージが使用され、検知された各分力に関する
信号は、コネクタ34から6本のチャンネルを通じてセ
ンサアンプ17に伝達される。マシニングセンタの主制
御装置18は、3個のサーボアンプ14,15,16に
連結され、各サーボアンプ14,15,16はそれぞれ
サーボモータ8,9,10を制御する。センサアンプ1
7の信号は主制御装置18へフィードバックされる。
減速の最適化を達成する制御系のブロック図である。主
制御部100は、ライン110を介して各手段に連結さ
れる。主制御部100は、軸移動指令を出力する前に分
力センサ30の信号を検出し、ワークおよび治具の重量
を計測する。ワーク重量判断部130は、分力センサ3
0から送られてくる信号に基いてワークおよび治具の重
量を演算する。初期値メモリ部140は、テーブル上に
ワークおよび治具がないときの時定数、加速度距離を予
め記憶している。演算部150は、ワークおよび治具の
重量に応じて、慣性、加減速時定数、加減速が完了する
までの移動距離を演算する。安全クリアランス判断部1
60は、演算部150で演算された加減速に必要な距離
が、機械的に安全な距離か否かを判断する。サーボ制御
部170は、サーボアンプを介して各サーボモータを制
御する。キー入力操作部180は、オペレータによる入
力や機械操作がなされ、データメモリ部190は、制御
に用いられる各データを記憶する。
プ1000でスタートした処理は、ステップ1010で
ワークおよび治具の重量Wの計測を実行する。計測結果
はステップ1020で判断され、ワークおよび治具重量
Wがゼロのとき、すなわち、テーブル上にワークおよび
治具が乗せられていないときには、ステップ1030へ
進み、初期化が行なわれる。すなわち、慣性Iは、ワー
クおよび治具の重量がゼロのときの初期値I0が与えら
れる。加減速時定数Cは、慣性Iの関数であるが、慣性
Iの初期値I0のときの時定数C0が与えられる。加減速
距離Lは、加減速時定数Cと目標送り速度Fの関数であ
るが、加減速時定数の初期値C0のときの初期値L0が与
えられる。テーブル上にワークおよび治具がある場合に
は、ステップ1040へ進み、現在のワークおよび治具
重量Wに対応する慣性Iが算出され、その結果に応じ
て、加減速時定数Cと加減速距離Lが算出される。ステ
ップ1050では、ステップ1030又はステップ10
40で算出された加減速距離Lと安全クリアランス初期
値Lc0の値とが比較される。安全クリアランスLc
は、加減速に必要な最小限の距離を規定するもので、加
減速距離Lが安全クリアランスLc以下でなければ、ス
テップ1060でLcをLに置き換える。ステップ10
70では、サーボ制御部へ指令する加減速時定数C、加
減速距離Lが変更され、ステップ1080でサーボ処理
が実行される。これに応じて、ステップ1090でマシ
ニングセンタの動作が制御される。一連の処理が完了す
ると、ステップ1010へ戻り、処理をくり返す。加工
が進むにつれて、ワークおよび治具重量Wが減少する
が、以上の処理によって、現在のワークおよび治具重量
に応じて加減速制御の最適化を達成することができる。
次に、本発明のマシニングセンタによってツールの寿命
管理を実施する例を説明する。
部100は、ライン110を介して各手段に連結され
る。主制御部100は、軸移動指令を出力する前に、分
力センサ30に連結されて加工抵抗を計測する。限界加
工抵抗演算部200は、与えられた数式に基いて限界加
工抵抗を演算する。しきい値演算部210は、限界加工
抵抗値からしきい値を演算し、しきい値判断部220は
演算されたしきい値と現在の加工抵抗とを比較して、予
備ツール交換の必要性を判断する。予備ツール交換処理
部240は、予備ツールへの交換作業を実行する。加工
条件メモリ250は加工条件を記憶する。キー入力操作
部180、データメモリ部190を備えることは、図3
のブロック図と同様である。
プ2000でスタートした処理は、ステップ2010で
限界加工抵抗Ripの演算を実行する。限界加工抵抗R
ipは、基準限界加工抵抗rip、切込み量d、送り速
度F、ツール種類T、ツールパス種類P、加工幅H、チ
ップの種類Tiの関数として演算される。このときに、
iは分力センサ30が検出する6軸の分力に対応するも
ので、1から6の整数となる。ステップ2020では、
分力センサ30により6軸の加工抵抗Riを計測する。
ステップ2030では、計測された加工抵抗Riと、ス
テップ2010で演算した限界加工抵抗Ripにしきい
値uを掛けた値とを比較する。しきい値uは予備ツール
への交換準備指令を出力する限界値を規定するもので、
0から1の間の数値に設定される。ステップ2030の
条件が満足されるとステップ2040へ進み、予備ツー
ルへの交換準備指令が出力される。ステップ2050で
は、現在の加工抵抗Riと限界加工抵抗Ripが比較さ
れる。加工抵抗が限界加工抵抗を超えたら、ステップ2
060で即座に加工を中断し、ステップ2070で予備
ツールへの交換を実行する。ツール交換後ステップ20
80で加工を再開する。ステップ2030の条件が満た
されない場合や、条件が満たされても現在の加工抵抗が
限界値を超えなければステップ2090へ進み、加工を
続行する。ステップ2100で加工終了か否かを判断
し、終了していなければ、ステップ2020以下のステ
ップをくり返す。加工が完了すれば、ステップ2110
へ進み、予備ツ−ル交換指令の有無を判断する。予備ツ
−ル交換指令があれば、ステップ2120で予備ツ−ル
への交換を実行し、ステップ2130で処理を終了す
る。
リアルタイムで検知しつつ交換時期を決定できるので、
ツール寿命管理の精度が向上し、稼動率の向上を図るこ
とができる。限界加工抵抗は各ツール毎に設定すること
ができるから、多数のツールを装備するマシニングセン
タにおけるツール管理の効率化を達成する。
タのテーブル上に6軸分力センサを装備して、ワークお
よび治具の重量と加工抵抗をリアルタイムで検知して、
早送りの際の加減速時定数の最適化を図るので、早送り
に要する時間を最短化して加工効率の向上を図ることが
できる等の効果を有する。
Claims (2)
- 【請求項1】 ワークおよび治具を載置するテーブル
と、ツールを装備するヘッドストックと、テーブル及び
ヘッドストックを駆動するサーボ装置と、サーボ装置を
制御する制御装置とを備えたマシニングセンタであっ
て、テーブルにテーブルの移動軸方向及びヘッドストッ
クの移動軸方向の荷重と、各移動軸まわりのトルクを検
知する分力センサを装備するとともに、制御装置は分力
センサの出力に応じてサーボ装置に指令する加減速時定
数と加減速距離を制御するマシニングセンタ。 - 【請求項2】 制御装置は主制御部と、分力センサの出
力に基いてワーク重量を判断するワーク重量判断部と、
初期値メモリ部と、安全クリアランス判断部と、演算部
と、サーボ制御部とを備え、ワーク重量がゼロのときに
は、慣性、加減速時定数、加減速距離を初期値メモリか
ら与えられる初期値とし、ワーク重量があるときには、
演算部はワーク重量に応じた慣性、加減速時定数、加減
速距離を演算し、加減速距離が安全クリアランス以上の
ときにはその加減速距離と加減速時定数を、加減速距離
が安全クリアランス未満のときには安全クリアランスに
対応する加減速距離と加減速時定数を、サーボ制御部へ
指令する請求項1記載のマシニングセンタ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03070361A JP3119308B2 (ja) | 1991-03-12 | 1991-03-12 | マシニングセンタ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03070361A JP3119308B2 (ja) | 1991-03-12 | 1991-03-12 | マシニングセンタ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH04283047A JPH04283047A (ja) | 1992-10-08 |
JP3119308B2 true JP3119308B2 (ja) | 2000-12-18 |
Family
ID=13429220
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP03070361A Expired - Lifetime JP3119308B2 (ja) | 1991-03-12 | 1991-03-12 | マシニングセンタ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3119308B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
1991
- 1991-03-12 JP JP03070361A patent/JP3119308B2/ja not_active Expired - Lifetime
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