JPS6384847A - 工作機械の適応制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、加工負荷を検出し、検出される加工負荷が一
連の目標負荷値に追随するように送り速度を変更するよ
うにした工作機械の適応制御装置に関するものである。

【従来技術】

近年、最適な条件のもとで工作物の加工を行うために、
工具に加わる加工負荷の変化に応じて工具の送り速度を
制御する所謂適応制御装置が数値制御工作機械に用いら
れるようになった。係る適応制御装置では、使用される
工具ごとにモデル加工を行って実際の加工時に制御目標
となる負荷特性（以下「目標負荷特性」という）を測定
し、加工時における負荷特性がその目標負荷特性に一致
するように送り速度を制御している。

【発明が解決しようとする問題点】

ところで、実際の加工時における加工条件は時間的経過
に伴って変化し、モデル加工時の加工条件と異なる場合
がある。たとえば、多数回の加工により工具が摩耗した
り、工作物の材質が不均一であったりする。このため、
最適な負荷特性は、モデル加工時に得られた目標負荷特
性から変化する場合が生じる。このような場合に従来の
装置では、再度、モデル加工を行い目標負荷特性を測定
し直すという作業を必要とした。 本発明は、上記の問題点を解決するために成されたもの
であり、その目的とするところは、加工条件が変化した
ときに、モデル加工を行うことなく最適な目標負荷特性
を再設定できるようにすることである。

【問題点を解決するための手段】

上記問題点を解決するための発明の構成は、第１図に示
すように、加工負荷を検出し、この検出した加工負荷に
応じて送り速度を変更するようにした工作機械の適応制
御装置において、加工負荷を検出する加工負荷検出手段
Ａと、前記加工負荷検出手段Ａにより検出される加工負
荷をサンプリングして一連の負荷値を出力するサンプリ
ング手段Ｂと、モデル加工時において前記サンプリング
手段Ｂの出力する一連の負荷値を加工時における一連の
目標負荷値として記憶する目標負荷データ記憶手段Ｃと
、前記目標負荷データ記憶手段Ｃから加工の進行状況に
対応した目標負荷値を順次読出す目標負荷値読出手段り
と、加工時において前記サンプリング手段Ｂの出力する
負荷値が前記目標負荷値読出手段りによって読出された
目標負荷値１こ追随するように送り速度を増減する送り
速度制御手ｆｆ１Ｅと、加工時において前記サンプリン
グ手段日の出力する一連の負荷値を記憶する実負荷デー
タ記憶手段Ｆと、前記実負荷データ記憶手段Ｆに記憶さ
れている一連の負荷値を前記一連の目標負荷値として前
記目標負荷データ記憶手段Ｃへ記憶させる目標負荷デー
タ設定手段Ｇとを設けたことである。

【作用】

目標負荷特性は、モデル加工時に加工の進行に伴って加
工負荷検出手段Ａにより検出される加工負荷をサンプリ
ング手段已によりサンプリングすることにより求められ
る。そして、サンプリング手段日の出力する一連の負荷
値が一連の目標負荷値として目標負荷データ記憶手段Ｃ
に記憶される。 すなわち、この一連の目標負荷値が目標負荷特性を与え
る。 実際の加工時には、サンプリング手段日の出力する負荷
値が、目標負荷値読出手段りにより目標負荷データ記憶
手段Ｃから順次読み出された目標負荷値に追随するよう
に送り速度制御手段Ｇにより送り速度が制御される。 また、実際の加工時には、サンプリング手段Ｂの出力す
る一連の負荷値は実負荷データ記憶手段Ｆに記憶される
。そして、目標負荷特性を変化させる必要が生じた時に
は、目標負荷データ設定手段Ｇを作動させて、実負荷デ
ータ記憶手段Ｆに記憶されている負荷値を目標負荷値と
して目標負荷データ記憶手段Ｃに記憶させる。その後は
、この新たに設定された目標負荷値に従って送り速度の
制御が行われる。したがって、加工の進行により目標負
荷特性が最適でなくなっても、モデル加工により負荷特
性を再度測定するまでもなく、実際の加工時に得られて
いる負荷特性を最適な目標負荷特性として新たに設定す
ることができる。

【実施例】

以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。 ｙｇ２図において１０は数値制御装置であり、この数値
制御装置１０には、サーボモータ駆動回路ＤＵＸ、ＤＵ
ＹＳＤＵＺ、　シーケンｘコントローラ１１が閃絡のイ
ンタフェースを介して接続されている。 一方、２０は前記構成の数値制御装置によって制御され
るマシニングセンタ形の工作機械であり、前記サーボモ
ータ駆動回路ＤＵＸ、ＤＵＹＳＤＵＺのそれぞれによっ
て駆動されるサーボモータ２２．２１．２３の回転によ
って、工作物Ｗを支持する工作物テーブル２５と、主軸
モータＳＭによって駆動される主軸２６を軸架する主軸
ヘッド２４との間の相対位置が３次元的に変更される。 また、２７は複数種類の工具を保持する工具マガジンで
あり、回路のマガジン割出装置と工具交換装置２８とに
よって工具マガジン２７内の工具が選択的に主軸２６に
装着されて工作物Ｗの加工が行われる。 前記シーケンスコントローラ１１には、適応制御装置を
成すパーソナルコンピュータ１２と主軸モータＳＭの回
転速度を制御する主軸モータ駆動回路１５とが接続され
ている。このパーソナルコンピュータ１２はマイクロプ
ロセッサ１２ａ１クロツク信号発生回路１２ｂＳｌ２ｂ
５ＲＯ，ＲＡＭ１２ｄ、固定ディスク１２ｅ１インタフ
エース１２ｆ、１２ｇ、１２ｈによって主に構成され、
インタフェース１２ｈにはキーボード１４とＣＲ１表示
装置１３が接続されている。 前記主軸モータ駆動回路１５と主軸モータＳＭとの間に
は、主軸モータＳＭに供給される電流を検出して、検出
電流に比例した電圧を出力する加工負荷検出回路１６が
介装されている。そして、この負荷検出回路１６から出
力される負荷信号はＡＤ変換器１７及びインタフェース
１２ｇを介してパーソナルコンピュータ１２に入力され
る。 前記パーソナルコンピュータ１２の固定ディスク１２ｅ
内には、目標負荷データ記憶手段と実負荷データ記憶手
段を構成するファイルが形成されている。すなわち、第
３図（ａ）に示すように複数のファイルＣＤＦ　１〜Ｃ
ＤＦ９９があり、１つのファイル、たとえばＣＤＦ　１
は第１１図に示すように目標負荷値を設定するサブファ
イルＯＬとその目標負荷値に従って加工する同一種の加
工時における加工負荷をサンプリングして得られた負荷
値データを過去９回の加工分だけ記憶できる９個のサブ
ファイルＲＬＩ〜ＲＬ９を有している。また、サブファ
イルＯＬのデータ構成は第３図（ｂ）に示すように、フ
ァイル名、サンプリング間隔、上側許容範囲幅ＵＲ，下
側許容範囲幅ＬＲ，サンプリング回数、サンプリングデ
ータから成る。尚、ファイル名は、Ｔとこれに続く５桁
の数字から構成されており、５桁の数字の内、下３桁が
使用工具番号を表し、上２桁が加工の種類を示す工程番
号を表している。また、サンプリングデータは目標負荷
特性を与える一連の目標負荷値である。また、サブファ
イルＲＬＩはファイル名とサンプリングデータから成る
。ファイル名は上記の５桁の数字の他１〜９のサブファ
イル識別番号が付加されており、サンプリングデータは
加工時に測定された一連の負荷値である。 （ａ）モデル加工時の動作 上記構成の工作機械の適応制御装置において、モデル加
工を行ってサンプリングデータの収集を行う場合、作業
者はＣＲ１表示装置１３に表示されたメニューに従い、
データ収集用初期設定プログラムを選択する。 これにより、パーソナルコンピュータ１２のマイクロプ
ロセッサ１２．ａは、第４図（ａ）のプログラムを実行
する。このプログラムが実行されると、まず最初に工程
番号を含んだ５桁の工具番号を入力すべきことをＣＲ１
表示装置１３の画面上に表示し、これに応答して作業者
が５桁の工具番号をキー人力するとこれを読込み（３０
）、入力された５桁の数値の前にＴを付けてファイル名
を作成し、このファイル名で固定ディスク１２ｅ上に記
憶エリアを確保する（３１）、この後、サンプリング間
隔、許容範囲幅等のデータの入力を画面上で指示し、こ
れらのデータがキー人力されると、これを作成した記憶
ファイルに記憶する（３２）〜（３４）、例えば、後述
する２３番の工具を用いて２つの加工箇所をモデル加工
する場合、Ｔ０１０２３とＴＯ２０２３を入力してファ
イルを形成し、この後、上述した初期データを入力する
。 作業者は、上記のデータ入力を行った後、第５図に示す
数値Ｎα２３の工具を使用してモデル加工を行う数値制
御プログラムを数値制御装置１０に入力し、モデル加工
の準備を行う。この数値制御プログラム中Ｍ５５はサン
プリング動作の開始を指令し、Ｍ２Ｏはサンプリング動
作の終了を指令するものである。また、使用する工具を
指定するＴコードは、前述した工程番号を含む５桁でプ
ログラムされており、ブロックＮ１２０〜Ｎ１３０まで
が２３番の工具を使用した１番目のモデル加工であり、
Ｎ１５０〜Ｎ１６０までが２３番の工具を使用した２番
目のモデル加工である。 上記した準備処理が終了すると、作業者は、メニューの
選択によってパーソナルコンピュータ１２のマイクロプ
ロセッサ１２ａに第４図（ｂ）に示すサンプリング処理
の開始を指令した後、数値制御装置１０に起動指令を与
えて第５図に示す数値制御プログラムを実行させる。 マイクロプロセッサ１２ａは第４図（ハ）に示すプログ
ラムの実行を開始すると、サンプリング動作の開始を指
令するＭ２Ｓのコードデータが数値制御装置１０から出
力されるまで待機しく４０）〜（４１）、とのＭ２Ｓの
コードデータが出力されたことを判別すると、マイクロ
プロセッサ１２ａは、シーケンスコントローラ１１から
出力されている主軸内の工具を表すＴコードのデータを
読込む（４２）。これにより、数値制御プログラムのブ
ロックＮ１１０で選択され、主軸に取付けられた２３番
の工具のＴコードＴＯ１０２３がマイクロプロセッサ１
２ａ内に読込まれる。 読込みが完了するとＭコード終了信号ＭＦＩＮをシーケ
ンスコントローラ１１を介して数値制御装置１０に出力
しく４３）、この後、ステップ４４でサンプリングクロ
ックを発生するクロック発生回路１２ｂを起動して所定
のサンプリング間隔に応Ｑた周期でサンプリングクロッ
クを発生させる。 そして、ステップ４５〜４８の処理で、サンプリングク
ロックに同期して負荷償号をＡＤ変換器１７から読込み
、これを固定ディスク１２ｅに形成されたＴコードと同
じファイル名の記憶エリアに順次書込んでいく。このよ
うな処理は、モデル加工の送りプログラムの実行が完了
し、サンプリング動作の終了を指令するＭ２Ｏのコード
が数値制御装置１０から読出されるまで継続され、この
Ｍ２Ｏのコードデータが数値制御装置１０から出力され
ると、マイクロプロセッサ１２ａはこれをステップ４６
で判別し、サンプリングクロックを停止させる処理を行
うとともに（４９）、ＭＦＩＮ　（ｆｆ号を送出しく５
０）、ステップ４０に戻る。 本実施例の場合、前述したように２３番の工具を用いて
２番目の加工箇所を加工するプログラムがブロックＮ１
５０〜Ｎ１６０にプログラムされているため、上記の動
作が再び行われる。この場合、使用工具を指定するＴコ
ードとしてＴＯ２０２３がブロックＮ１４０にプログラ
ムされているため、これにより、この２番目のモデル加
工時にサンプリングされたデータは、ファイル名がＴ０
２０２３と設定された記憶エリアに順次書込まれる。 （ｂ）工作物加工時の動作 適応制御を用いた加工を行う場合、パーソナルコンピュ
ータ１２を監視モードにしてマイクロプロセッサ１２ａ
に第６図のプログラムを実行させる。また、数値制御装
置１０に、第７図に示す適応制御加工を行うべき範囲の
前後にＭ５７とＭ５８コードをプログラムし、工程番号
と工具番号を含む５桁の工具指定のＴコードをプログラ
ムした加ニブログラムを実行させる。 この加ニブログラムの実行により、ブロックＮ１２０に
プログラムされているＭ５７が読出され、このコードデ
ータがシーケンスコントローラ１１を介してパーソナル
コンピュータ１２に転送されると、パーソナルコンピュ
ータ１２０マイクロプロセツサ１２ａは、これをステッ
プ６０で判別し、ステップ６２へ移行する。 ステップ６２へ移行すると、シーケンスコントローラ１
１内に記憶されている主軸内工具のＴコード（５桁）を
シーケンスコントローラ１１から入力し、Ｔコードと同
じファイル名の記憶エリアのデータを固定ディスク１２
ｅから読出しく６３）、この後、数値制御装置１０にＭ
ＦＩＮ信号を出力する（６４）。これに続き、マイクロ
プロセッサ１２ａはサンプリング間隔に応じた時間デー
タをクロック信号発生回路１２ｂにセットし、クロック
信号発生回路１２ｂにサンプリングクロックを出力させ
る（６５）。 このクロック信号発生回路１２ｂからクロックが送出さ
れる度に、マイクロプロセッサ１２ａはステップ６７か
らステップ７５の処理を実行する。 先ず、ステップ６７では、適応制御の終了を指定するＭ
５８コードデータが送出されていないかをチェックする
。 Ｍ２Ｓのコードデータが出力されていない場合には、適
応制御開始からの経過時間に対応したサンプリングデー
タを選択的に読出したファイルデータから読出しく６８
）、この読出したサンプリングデータに正負の許容範囲
幅ＵＲ１ＵＬを加減算して上限値ＵＬと下限値ＬＬを算
出する（６９）。 この後、実際の加工負荷をサンプリングした負荷値をＡ
Ｄ変換器１７の出力にて検出しく７０）、この負荷値は
ＲＡＭ　１２　ｄの所定領域に順次記憶される（７１）
。次に検出された負荷値が、この上下限値内に入るよう
にオーバライド値が増減される（７２）〜（７５）。こ
れにより、第８図に示すように、加工負荷がモデル加工
時に得られた目標負荷特性に対し一定幅の負荷ゾーンＬ
ＺＩ内になるように送り速度が制御される。 このようにして適応制御加工が行われ、Ｍ２Ｓのコード
データが数値制御装置１０によって読出されてシーケン
スコントローラ１１を介してパーソナルコンピュータ１
２に入力されると、マイクロプロセッサ１２ａはこれを
ステップ６７で判別し、クロック停止処理を行うと共に
（７６）、ＭＦＩＮを出力する（６７）。 次に、ステップ７８で、ＲＡＭ１２ｄに一時記憶された
負荷値データは固定ディスク１２ｅの所定のサブファイ
ルに記憶される。この負荷値データは、第９図に示すフ
ローチャートに従ってファイルに記憶される。パラメー
タＦＣはサブファイル識別番号であり、１つの負荷値デ
ータが記憶されるごとに１〜９の範囲で更新される。ま
ず、ステップ１００でＦＣの値が最大値９に等しいか否
かが判定され、等しい場合にはステップ１０２でＦＣは
Ｏに設定される。また、等しくない場合にはステップ１
０４へ移行して１だけ更新されて、サブファイル識別番
号が決定される。次にステップ１０６へ移行してＴコー
ド識別番号とサブファイル識別番号ＦＣでファイル名を
特定し、次のステップ１０８でその特定されたサブファ
イルに負荷値データが記憶される。このようにして第１
１図に示すように目標負荷値を共通とする加工ごとに、
過去９回分の測定された負荷値が記憶される。 データの記憶が完了すると、ステップ６０へ戻り、次の
数値制御データによる適応制御指令の待状態となる。 この後、上記プログラムの後のブロックＮ１５０〜Ｎ１
６０に、プログラムされている２３番の工具を利用した
２番目の適応制御加ニブログラムが実行されると、この
プログラムでは使用工具を指定するＴコードとしてＴＯ
２０２３がプログラムされているため、サンプリングデ
ータとしては、ファイル名がＴＯ２０２３の記憶エリア
に記憶されているものがステップ６３にて選択され、こ
のＴＯ２０２３に記憶された負荷値データが順次読出さ
れて適応制御が実行される。 （Ｃ）目標負荷特性の変更処理 上記のように加工が進行すると工具の摩耗、その他の条
件の変化によりモデル加工で設定した当初の目標負荷特
性が最適でなくなる。このとき、作業者は装置を停止さ
せ、キーボード１４を操作して第１０図のプログラムを
起動させる。そのプログラムが起動されるとＣＲ７表示
装置１３に複写元ファイル名と複写先ファイル名の入力
を要求するメツセージが表示される。作業者はサブファ
イルの中から最適な目標負荷特性として再設定したいデ
ータの記憶されたサブファイルと書替えたい目標負荷特
性の記憶されたサブファイルのファイル名を入力する（
２００．２０２）。ファイル名が入力されるとステップ
２０４で負荷値データは指定のサブファイルに複写され
る。したがって、かかる操作の後は新たに設定された目
標負荷特性に従って送り制御が行われることになる。

【発明の効果】

本発明は、加工時に測定される負荷特性を示す一連の負
荷値を記憶しておき、目標負荷特性を変更したいときに
は、その記憶された一連の負荷値を目標負荷特性を与え
る一連の目標負荷値とするようにしているので、モデル
加工を行って目標負荷特性を測定し直す必要がなく、作
業性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を明示するための全体構成図。 第２図は適応制御装置を備えた工作機械の全体図。 第３図は第２図における固定ディスク１２ｅに形成され
たファイルの構成図。第４図は第２図におけるマイクロ
プロセッサ１２ａのモデル加工時における動作を示すフ
ローチャート、第５図はモデル加工用数値制御プログラ
ムの構成図。第６図は第２図におけるマイクロプロセッ
サ１２ａの加工時における動作を示すフローチャート。 ！７図は加ニブログラムの構成図。第８図は制御特性を
示すタイムチャート。第９図は第２図おけるマイクロプ
ロセッサ１２ａの負荷値データ記憶時の動作を示すフロ
ーチャート。第１０図は同じく目標負荷特性の変更時の
動作を示すフローチャート。第１１図は第２図にあける
固定ディスク１２ｅに形成されたサブファイルの構成図
である。 １０・・・・数値制御装置　　１２・・・パーソナルコ
ンピュータ　１２ａ・・・・マイクロプロセッサ　１２
ｅ・・・・固定ディスク　１６・・・・加工負荷検出回
路　−１７・・・・ＡＤ変換器　２０・“工作機械。 特許出願人　　豊田工機株式会社 代　理　人　　弁理士　藤谷　修 第４図（ａ） 第４図（ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 加工負荷を検出し、この検出した加工負荷に応じて送り
   速度を変更するようにした工作機械の適応制御装置にお
   いて、 加工負荷を検出する加工負荷検出手段と、 前記加工負荷検出手段により検出される加工負荷をサン
   プリングして一連の負荷値を出力するサンプリング手段
   と、 モデル加工時において前記サンプリング手段の出力する
   一連の負荷値を加工時における一連の目標負荷値として
   記憶する目標負荷データ記憶手段と、 前記目標負荷データ記憶手段から加工の進行状況に対応
   した目標負荷値を順次読出す目標負荷値読出手段と、 加工時において前記サンプリング手段の出力する負荷値
   が前記目標負荷値読出手段によって読出された目標負荷
   値に追随するように送り速度を増減する送り速度制御手
   段と、 加工時において前記サンプリング手段の出力する一連の
   負荷値を記憶する実負荷データ記憶手段と、 前記実負荷データ記憶手段に記憶されている一連の負荷
   値を前記一連の目標負荷値として前記目標負荷データ記
   憶手段へ記憶させる目標負荷データ設定手段と を設けたことを特徴とする工作機械の適応制御装置。