JP5240412B1 - 数値制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
またこれとは異なる形式の一つとして、ワークを把持して回転位置制御されるC軸と、当該C軸中心方向に接離するように位置制御されるX軸と、同様にC軸の軸線方向に移動するZ軸と、前記X軸とZ軸によって駆動される、前記C軸の軸線に直角に任意角度に回転可能なタレット軸(H軸)を有するものがある。この様な旋盤では通常のワーク円柱表面への旋削加工の他に、ワークの円周方向を実際には存在しない仮想Y軸により平面加工することができる。この加工は円形断面の一部を直線的に切り落とし、Dの文字に似た断面となることからDカットと呼ばれる。
この構成によりH軸とC軸を同期して等角度回転させ、更にH軸をX軸方向に、前記回転に同期して回転工具を接離させることによってDカット加工や、ワーク中心から離れた位置に平面を仮想し、当該平面に垂直な方向への切削や穴あけ等の加工動作を行なわせることができる。
従来、XZHC軸及び同期タップ主軸S軸から成る1セットの構成の機械では、通常の同期タップと同様の制御で同期タップ加工が行なえるが、スパナカットされた両面に同時に二つの同期タップ加工を行うには、図1に示すように、H2、X2、S2軸を有する工具台を、既に存在する前記工具台(H1、X1、S1軸を有する工具台)に対し、ワークを介して点対称位置に追加する必要がある。なお、Z軸は工具とワークとの間で相対的な関係にあるため、Z軸は工具台側、ワーク保持側のどちらに設けられてもよいが、一般的には工具台側に設けられる。
ところが、このように単純に工具台を追加したとしても、二つの工具台の動作の同期及び二つの工具台上の二つの回転工具用主軸の同期を取らなければ、適切な同期タップ加工を行うことができない。
前記穴あけ軸(X1)加減速処理手段(22)の出力である前記X1軸の制御単位時間毎の移動量に基づいてS1軸の制御単位時間毎の回転量を計算するタップ主軸(S1)〜穴あけ軸(X1)同期処理手段(23)と、 前記タップ主軸(S1)〜穴あけ軸(X1)同期処理手段(23)で計算された前記S1軸の制御単位時間毎の回転量を同期側に同期データとして転記するタップ主軸(S2)同期処理手段(55)と、前記仮想座標系のX1軸の座標値を座標変換してメインセット側のX1軸及びH1軸とC1軸との実軸位置に変換するとともに、この実軸位置から前回制御単位時間の実軸位置との差を計算することで、X1軸及びH1軸、C1軸の実軸移動量を得る基準側タレット仮想Y軸座標変換処理手段(53)と、この基準側タレット仮想Y軸座標変換処理手段(53)で得られたX1軸、H1軸の実軸移動量を、サブセット側のX2軸、H2軸の実軸移動量とする同期側タレット同期処理手段(54)と備え、C1軸に把持したワークの両面への同期タップ加工を同時に行うよう前記機械を制御するものである。
以下、本発明の実施例1について図1乃至図7を用いて説明する。
図1は本発明の実施例1による、ワークを位置制御して回転させる一つのC1軸に対して、X1軸、Z1軸、第一のタレット軸(H1軸)及びS1軸から成るメインセットと、X2軸、Z2軸、第二のタレット軸(H2軸)及びS2軸から成るサブセットとを、点対称に配置した機械を制御して行う、ワークに施されたスパナカットの両面(裏表面)に同時に同期タップ加工の動作例とそのプログラム例を示したものである。ここでは先ず両面同時にタップの下穴を開け、続いて両面同時にタップ加工を行なっているが、加工プログラムはタップ加工に関する部分のみを示している。なお、タップ加工は主軸を回転させるだけでタップの推進力により自動的に切り込むフローティングタップを用いる方法ではなく、同期タップ主軸チャックでタップビット(タップ工具)を把持し、タップの回転と送りを同期させてNC装置で切込制御する同期タップまたはリジッドタップによるものである。
また、Z軸の作動方向はXY平面およびH軸、C軸の作動面に垂直な方向であり、本発明の実施例1の基本的な動作に影響することは無いので、軸名として挙げても動作等についての説明は割愛する。
従って、二組のXHZS軸夫々の移動量を計算し、加減速などのパラメータを選択して設定し直し、この二組を移動開始のタイミングも含めて完全に同期して作動させなければならない。
また、図1には、各系統のプログラム例を挙げているが、この中のシーケンス番号N101〜N103の付されたブロックの内容に基づき基準軸と同期軸が同じ動きをして同時に同期タップ加工を行ない、表裏同時に同期タップ加工ができることになる。ここではワークを把持したC1軸を中心にしてメインセットとサブセットのタレット軸が対向して配置される。
また、この機械で同時同期タップ加工を行うには仮想Y軸加工(制御)が必要であるが、仮想Y軸加工の事前の準備として、タップ工具に工具交換し、ワークを回転させる軸をC軸制御モードに切り換えておくことが必要である。
なお、図2に示すような仮想Y軸の偏心穴に於ける穴の開始点と底位置はH軸中心と工具先端中心を結ぶ直線上にあるが、図2(a)の状態でH軸をC軸中心方向に単に平行移動させただけでは図2(b)のようにはならず、底位置までズレが生じて断面が長穴となり、正しい加工ができない。従って仮想Y軸における偏心位置での深さ方向への切込みには、H軸のC軸方向への位置制御だけではなく、H軸C軸間の距離に応じてH軸及びC軸の回転角度を変化させる必要がある。
Step1で加工プログラムを読み込み、Step2で仮想Y軸に関するプログラム命令を解読し、所定の処理プログラムを実行する。仮想Y軸に関する命令としては仮想Y軸補間モードオン/オフ、この実施例ではM121/M120をこれに充てる。このM121により仮想XY軸平面での補間演算を可能とし、通常の旋盤としてのXZ平面による加工と、仮想Y軸を用いた制御ができる加工とを選択する切換処理部を作動させる。また、M121/M120は外部出力され、PLC(Programmable Logic Controller)により外部入力信号として再度NC装置に入力する方法を採用しているが、NC装置内部で切り換えるようにすることも可能である。
更にStep1で読み込んだ加工プログラム中の同期タップ指令G84はオリエント指令付同期タップであり、G84XxFpSs,R2;というフォーマットで指令され、Fpはピッチ、Ssは主軸回転数、“,R2”はオリエント後同期タップを開始することを表し、標準的な命令であるが、標準的な命令には無いS2=S1、またはS1=S2という指定を追加することにより、S1,S2の二つある同期タップ主軸のどちらを基準として同期タップを行うかを指定することができる。
また前記Step6で変換されたX1、H1の実軸移動量(FdT)をコピーして、同期側タレットのX2軸、H2軸の同期移動量とする。
本実施例ではメインセットを基準側、サブセットを同期側に指定した制御を行なっているが、二つの同期タップ主軸S1,S2の基準・同期を逆にしたい場合には、同時同期タップ指令中に“S2=S1”を指令すればS2軸が基準側に、S1軸が同期側に設定され、S2軸用に計算されたS2軸回転角度(FdT)がS1軸用にコピーされ、S1軸の同期移動量とする。
以上の処理により仮想Y軸制御の複合旋盤による同時同期タップ加工が実現できるが、更なる詳細については図4を用いて後述する。
1はNC装置、2は入力操作部、3は入力制御部、4はメモリ、5はパラメータ記憶部、6は加工プログラム格納部、7は共有エリア、8は画面表示データ記憶部、9は画面処理部、10は表示部である。11は解析処理部、12は機械制御信号処理部、13はPLC、14は仮想Y軸補間モード信号処理手段、15は仮想Y軸同期信号処理手段、16は同時同期タップ指令処理手段、17は補間処理部、18はX1/Y1/C1軸補間手段、19はX2/Y2軸補間処理手段、20は同時同期タップ補間処理手段、21はタップ主軸(S1,S2)時定数選択手段、22は穴あけ軸(X1)加減速処理手段、23はタップ主軸(S1)〜穴あけ軸(X1)同期処理手段、24は軸データ出力部である。31乃至37は夫々X1、X2、H1、H2、C1、S1、S2軸のサーボ制御部、41乃至47は夫々X1、X2、H1、H2、C1、S1、S2軸のサーボモータである。また、51は仮想Y軸制御処理部、52は仮想Y軸制御切換処理部、53は基準タレット仮想Y軸座標変換処理手段、54は同期側タレット同期処理手段(X2、H2)、55はタップ主軸(S2)同期処理手段である。
機械制御信号処理部12は、解析処理部11からメモリ4に出力される機械周辺装置の制御に関する情報を読み取り、PLC13に出力してラダー回路に制御情報を与え、図示しない外部入出力信号I/Fから各種オン/オフ等の制御信号を機械側に出力する。また、PLC13からNCの各種処理部への制御用に入力される信号や機械側から入力される外部信号をメモリ4内の共有エリア7に書き込み、NC装置の制御に作用させ、NC装置及び機械の制御が正しく進行するように作動する。
ここで、本発明の実施例1の説明に於いては、ワーク長さ方向であるZ軸については仮想Y軸制御加工には直接の関与は無いので、Z軸に関する図面記載や動作説明は割愛する。また、同時同期タップ加工を実行するまでに工具を加工開始点まで移動させるプログラムが必要であるが、ここでは図2aのように、指令位置に対して工具補正された工具中心がp1に位置決めされているものとして説明する。
回転角度(r/dT)=X1移動量(mm/dT) ÷ねじピッチ(mm/r) …(式1)
にコピーし、軸データ出力部24に出力する。また同様にH1軸の実軸移動量(FdT)をサブセット側H2軸にコピーし、軸データ出力部24に出力する。
これによりメインセットに同期してサブセット側も図2の仮想座標系上の同期タップ開始位置Xp1と穴底位置Xp2を結ぶ線上を直線移動する。
仮想座標系のX1軸とタップ主軸S1軸を同期制御し、仮想座標系のX1軸を実軸のX1、H1、C1に変換し、メインセット側でY軸がない機械に於いてY軸方向に偏心した位置で同期タップ加工を可能とする。更にメインセット側に対してサブセット側のX2軸、H2軸、S2軸を同期制御することで、2系統のタレットを有する仮想Y軸制御機を用いてスパナカットされた両面に同期タップ加工を同時に行うことができるが、前記構成は一例であり、各種変形が可能である。
仮想Y軸制御切換処理部、53 基準側タレット仮想Y軸座標変換処理手段、54同期タレット同期処理手段(X2、H2)、55 タップ主軸(S2)同期処理手段。
Claims (1)
- 一つのC1軸に対して、X1軸、H1軸及びS1軸から成るメインセットと、X2軸、H2軸及びS2軸から成るサブセットとを、対向に配置した機械を制御する数値制御装置において、
前記メインセットとサブセット夫々のS1軸、S2軸の加減速時定数を比較して長い方の加減速時定数を選択するタップ主軸(S1、S2)時定数選択手段(21)と、前記タップ主軸(S1、S2)時定数選択手段(21)により選択された前記加減速時定数と、指令された主軸回転速度及び仮想座標系のX1軸方向の穴底位置とに基づいて前記仮想座標系のX1軸の制御単位時間毎の移動量を計算し、穴底位置で停止するような加減速処理する穴あけ軸(X1)加減速処理手段(22)と、
前記穴あけ軸(X1)加減速処理手段(22)の出力である前記X1軸の制御単位時間毎の移動量に基づいてS1軸の制御単位時間毎の回転量を計算するタップ主軸(S1)〜穴あけ軸(X1)同期処理手段(23)と、
前記タップ主軸(S1)〜穴あけ軸(X1)同期処理手段(23)で計算された前記S1軸の制御単位時間毎の回転量を同期側に同期データとして転記するタップ主軸(S2)同期処理手段(55)と、
前記仮想座標系のX1軸の座標値を座標変換してメインセット側のX1軸及びH1軸とC1軸との実軸位置に変換するとともに、この実軸位置から前回制御単位時間の実軸位置との差を計算することで、X1軸及びH1軸、C1軸の実軸移動量を得る基準側タレット仮想Y軸座標変換処理手段(53)と、
この基準側タレット仮想Y軸座標変換処理手段(53)で得られたX1軸、H1軸の実軸移動量を、サブセット側のX2軸、H2軸の実軸移動量とする同期側タレット同期処理手段(54)と備え、
C1軸に把持したワークの両面への同期タップ加工を同時に行うよう前記機械を制御することを特徴とする数値制御装置。
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