JPH09120310A - 軸移動方法及び軸移動方式 - Google Patents

軸移動方法及び軸移動方式

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JPH09120310A
JPH09120310A JP7275976A JP27597695A JPH09120310A JP H09120310 A JPH09120310 A JP H09120310A JP 7275976 A JP7275976 A JP 7275976A JP 27597695 A JP27597695 A JP 27597695A JP H09120310 A JPH09120310 A JP H09120310A
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Akihiko Fujimoto
明彦 藤元
Takashi Nagatomi
隆志 永冨
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Fanuc Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 非切削の移動に要する時間を短縮する。 【解決手段】 区間２、区間５では、それまでの移動方
向と連続する曲線部をもった早送り軸移動の経路によ
り、前の移動経路と早送りとを接続する。このとき曲線
部を通過する間に早送り速度まで加速させる。そして、
区間２では、次の移動と連続する曲線部をもった早送り
軸移動の終点部の経路により、次の移動経路と接続す
る。この時、曲線部を通過する間に次の移動の送り速度
まで減速させる。これにより、不要な一時停止を行わ
ず、また機械に衝撃を与えず、短時間で早送り軸移動を
完了することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は数値制御工作機械の
軸移動方法及び数値制御工作機械の軸移動方式に関し、
特に加工途中に早送りによる移動が含まれる場合の軸移
動方法及びその軸移動を行うための軸移動方式に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】数値制御工作機械を用いて様々な加工を
行う場合、早送りから切削送りへ、あるいは切削送りか
ら早送りへ移行する場合がある。主な例として、ドリル
による穴あけ加工がある。
【０００３】図１５は従来のドリルによる穴あけ加工を
示す図である。（Ａ）はカッター３１ａの動作経路を示
している。早送りによる軸移動を点線の矢印で示し、切
削送りによる軸移動を実線の矢印で示す。いずれの動作
もＺ軸の移動である。なお、主軸は予め指令された回転
数で回転しているものとする。
【０００４】区間８１はドリルの先端をワーク面の上へ
移動する。区間８２は、指令された速度の切削送りで穴
底の加工位置まで移動する。区間８３は、早送りで区間
８２の動作開始点へ移動する。区間８４は、早送りで区
間８１の動作開始点へ移動する。
【０００５】（Ｂ）はＺ軸の移動を速度波形として示し
た図である。縦軸は送り速度、横軸は時間であり、主軸
頭の上昇の際の速度を「＋」の値としている。区間８１
では、Ｚ軸下方へ早送り速度まで加速し、次いで早送り
速度を保って移動する。そして、再び速度が「０」にな
るまで減速する。停止から早送り速度への加速、早送り
速度から停止までの減速に要する時間は、加減速時定数
としてパラメータ等により設定されている。加減速時定
数は、機械に衝撃を与えない様、適切な値に調整されて
いる。この例では、最大送り速度及び加減速時定数は、
比較的高速な移動が可能な機械で設定しうる値を用いて
いる。区間８２において、切削送りを実行しながら指令
された送り速度でＺ軸を下方向へ移動する。
【０００６】区間８３では、早送りで加工開始Ｚ座標へ
移動する。この場合、移動量が少ない為に、Ｚ軸の移動
速度は早送り速度に達することなく、加速途中で減速に
移行している。区間８４では、早送りで区間８１の始点
まで移動する。
【０００７】各動作の減速が終了した時点では、通常、
各軸の位置指令された位置の許容範囲に入ったことを確
認した後、次の動作が開始される。次に、軸移動により
ワークの輪郭を切削する場合の例を説明する。図１６は
従来の軸移動によりワークの輪郭を切削する場合の例を
示す図である。この例は、カッター３１ａにより、ワー
ク２１ａの輪郭を水平方向に切削する場合である。この
とき、カッター３１ａの移動は、点Ｐ11から点Ｐ12まで
の区間１ａは直線の早送り、点Ｐ12から点Ｐ13までの区
間２ａは直線の早送り、点Ｐ13から点Ｐ14までの区間３
ａは直線の切削送り、点Ｐ14から点Ｐ15までの区間４ａ
は直線の切削送り、点Ｐ15から点Ｐ16までの区間５ａは
直線の早送りである。なお、この例における早送りは、
直線補間型位置決めである。つまり、移動経路が略直線
状の位置決め動作である。従って、各点間は直線で結ば
れている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の軸移動
では、移動の始点と終点において必ず速度が「０」にな
る。従って、実際のワーク加工に必要のない無駄な停止
が非常に頻繁に繰り返されることになる。これは、加工
時間を遅くする要因となり、機械の生産性を落としてい
る。
【０００９】また、必要以上に頻繁な加減速はモータの
発熱量を大きくし、オーバヒートを引き起こす。モータ
がオーバヒートすれば一時的に加工を中断しなければな
らず、機械の生産性を低下させてしまう。また、オーバ
ヒートを防ぐためにモータの発熱に余裕を持たせた設定
にすると、モータの性能を十分に発揮出来なくなり、結
局は生産性の低下につながってしまう。
【００１０】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、非切削の移動に要する時間を短縮することの
できる軸移動方法を提供することを目的とする。また、
本発明の他の目的は、加工位置との間を短時間で移動す
ることのできる数値制御工作機械の軸移動方式を提供す
ることである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、数値制御工作機械の軸移動方法におい
て、早送りから切削送りへ移行する際に、早送り開始位
置から前記切削送りの始点へ滑らかに接続される経路を
通り、連続的な移動で前記切削送りへ移行するような早
送り移動を行うことを特徴とする軸移動方法が提供され
る。
【００１２】この軸移動方法によれば、早送りから切削
送りへ移行する際一時停止を行わずに速い速度を保つこ
とができ、早送りによる移動時間が短縮される。また、
本発明では、数値制御工作機械の軸移動方法において、
所定の移動動作から早送りへ移行する際に、前記移動動
作から連続的な移動で早送りへ移行し、前記移動動作の
終点と滑らかに接続される経路を通り目標位置へ移動す
るような早送り移動を行うことを特徴とする軸移動方法
が提供される。数値制御工作機械の軸移動方式におい
て、この軸移動方法によれば、所定の移動動作から早送
りへ移行する際に一時停止を行わずに速い速度を保つこ
とができ、早送りによる移動時間が短縮される。
【００１３】さらに、本発明では、数値制御工作機械の
軸移動方式において、連続移動モードの早送りを含んだ
加工プログラムを解読し軸の移動指令を出力するととも
に、前記連続移動モードの早送りを検出すると連続移動
指令を出力する前処理演算手段と、前記連続移動指令が
出力されると、前の移動の経路を終点方向へ所定の距離
だけ延長した位置に惰走時終点座標を設定し、次の移動
の経路を始点方向へ所定の距離だけ延長した位置に助走
時始点座標を設定する経路延長手段と、各軸が目的の座
標に到達するまで次の移動の実行を待つか、あるいは連
続で実行するかの判断を行っており、前記連続移動指令
が出力された際には連続で実行する旨の判断をする移動
開始時期判断手段と、移動指令に応じて各軸に対する軸
移動指令を出力しており、早送りの移動指令時に連続し
て実行するものと判断された場合には、前の移動を前記
惰走時終点座標まで実行し、連続して前記惰走時終点座
標から前記助走時始点座標までの早送りの移動指令を実
行し、さらに連続して、次の移動を前記助走時始点座標
から実行する補間手段と、各移動軸ごとに設けられ、予
め設定された加減速時定数に従って前記軸移動指令の加
減速を制御する加減速制御手段と、を有することを特徴
とする軸移動方式が提供される。
【００１４】この軸移動方式によれば、連続移動モード
の早送りが加工プログラムにより指令されると、前処理
演算手段が連続移動指令を出力する。すると、経路延長
手段が、早送りの前の移動の終点の位置と、次の移動の
始点の位置を変更する。同時に、移動開始時期判断手段
は、移動指令を連続で実行する旨の判断をする。補間手
段は、前の移動を惰走時終点座標まで実行し、連続して
前記惰走時終点座標から助走時始点座標までの早送りの
移動指令を実行し、さらに連続して、移動を前記助走時
始点座標から実行する。各軸の軸移動指令は、加減速制
御手段により加減速が行われ、補間手段の出力する軸移
動指令と実際の移動との間に時間的な誤差が生じる。こ
の状態で連続で移動が行われると、コーナ部で移動指令
がオーバラップし経路が丸みをおびる。この丸みの部分
が、助走区間、惰走区間となり、早送りの移動時間が短
縮される結果となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は本発明による軸移動を示す
図である。この図では、カッター３１により、ワーク２
１の輪郭を水平方向に切削する。このとき、カッター３
１は点Ｐ1 から点Ｐ2 までの区間１は直線の早送りで移
動する。点Ｐ2 から点Ｐ3 までの区間２は滑らかな曲線
の早送りで移動する。点Ｐ3 から点Ｐ4 までの区間３は
直線の切削送り、点Ｐ4 から点Ｐ5 までの区間４は直線
の切削送り、点Ｐ5 から点Ｐ6までの区間５は区間２と
同様の滑らかな曲線の早送りである。そして、各点では
位置決めを行わない。
【００１６】このように、他の移動動作から早送りに移
行する際には、それまでの移動方向と連続する曲線部を
もった早送り軸移動の経路により、前の移動経路と早送
りとを接続する。このとき曲線部を通過する間に早送り
速度まで加速させる。そして、次の移動と連続する曲線
部をもった早送り軸移動の終点部の経路により、次の移
動経路と接続する。この時、曲線部を通過する間に次の
移動の送り速度まで減速させる。すると、不要な一時停
止を行わず、機械に衝撃を与えず、短時間で早送り軸移
動を完了することができる。
【００１７】図２は本発明の軸移動による切削と従来の
軸移動による切削との速度波形を比較する図である。こ
れは、図１に示す本発明による切削と図１６に示す従来
の方法による切削とを比較している。（Ａ）は図１に示
す従来の軸移動による切削の工具先端の速度波形を示す
図である。縦軸は合成速度を示し、横軸は時間を示す。
従来の軸移動では、各区間の間の移行部では速度が
「０」である。このときの非切削時間（切削せずに移動
する時間のトータル）は、４１５ｍｓｅｃである。
【００１８】（Ｂ）は図１に示す軸移動による切削の工
具先端の速度波形を示す図である。縦軸は合成速度を示
し、横軸は時間を示す。各区間の間の移行部で速度は
「０」にはならず、連続的な動作となっている。このと
きの非切削時間は２９７ｍｓｅｃである。従って、非切
削時間が従来に比べ約７２％になっている。
【００１９】なお、移動の際の始点と終点とで位置決め
を行わないと軸移動の経路にずれが生じるのではないか
との懸念もあるが、加工に影響するのは工具がワークに
接触している間である。即ち、切削送りの区間である。
早送りの区間はカッターがワークや治具等の干渉しない
範囲で移動経路にずれが生じても、加工には影響はな
い。
【００２０】ここで、各移動経路の間で行われる一時停
止は、インポジションチェックと呼ばれる。インポジシ
ョンチェックとは、各軸の位置が指令された位置の所定
の範囲内に到達していることを検出するまで次の指令を
実行しないように制御することを言う。
【００２１】連続移動の指令が出力された際に、常にイ
ンポジションチェックを行わずに曲線部を持った経路に
より移動するわけではない。インポジションチェックを
行うか否かの判断には、次のように場合分けが行われ
る。
【００２２】第１に早送りから切削送りの軸移動に切り
換わる場合である。この場合は更に、移動方向が反転す
る場合と移動方向が反転しない場合とに分けられる。移
動方向が反転する場合とは、進んできた経路を逆行する
場合を指す。この場合には、従来の位置決めモードと同
様に、早送り軸移動の終点で停止して、経路ずれが発生
しないようにインポジションチェックを行った後、次の
切削送り軸移動を実行する。移動軸が反転しない場合に
は、次の切削送り軸移動の始点と連続的に接続する曲線
の経路を通って早送り移動を行う。
【００２３】第２に切削送り軸移動から早送り軸移動に
切り換わる場合である。移動方向が反転する場合には、
切削送り軸移動の終点で停止して、経路ずれが発生しな
いようにインポジションチェックを行った後、次の早送
り軸移動を実行する。移動軸が反転しない場合には、そ
れまでの切削送り軸移動の終点と連続的に接続する曲線
の経路を通る次の早送り軸移動を行う。
【００２４】第３に早送りから早送り軸移動に切り換わ
る場合である。移動方向が反転する場合には、早送り軸
移動の終点で停止して、経路ずれが発生しないようにイ
ンポジションチェックを行った後、次の早送り軸移動を
実行する。移動軸が反転しない場合には、先の早送り軸
移動の終点と連続的に接続する曲線の経路を通る次の早
送り軸移動を行う。
【００２５】次に、上記のような軸移動を実行するため
の数値制御工作機械について説明する。なお、以下の説
明では、曲線経路を助走区間と惰走区間とに分けて考え
る。ここで、切削送り軸移動の始点と連続する曲線部が
助走区間、それまでの軸移動の終点と連続する曲線部が
惰走区間である。
【００２６】なお、最短の時間で早送り軸移動を終了す
るには、助走の量は、次の切削送り軸移動の速度とそれ
までの早送り軸移動の移動距離に依存して最適な値があ
る。同様に、惰走の量も、それまでの送り速度と次の早
送り軸移動の移動距離に依存して最適な値があるが、助
走・惰走の量の算出決定の方法は様々な方法が考えられ
る。例えば、「最大切削送り速度に対する助走・惰走の
量」のパラメータを設け、切削送り速度に応じて計算す
る方法がある。また、早送り軸移動の間の惰走量は、
「早送りブロック間の経路ずれの許容値」としてパラメ
ータを設け、設定値が小さい場合には、経路ずれが許容
値以下になるように、曲線部の手前で減速するように制
御することもできる。
【００２７】助走区間・惰走区間を設ける軸移動方式の
１つとして、移動方向が変化する際の指令ブロックの実
行を、加減速の遅れを利用することによりオーバラップ
させる方式がある。加減速の遅れにより助走区間を設け
るには、次の移動の移動距離を始点の延長線上に所定の
値だけ延長する（始点を手前に移動することなる）。そ
して、インポジションチェックを行わずに次の移動を開
始する。加減速の遅れにより惰走区間を設けるには、前
の移動の移動距離を終点の延長線上に所定の値だけ延長
する（終点を先に移動することなる）。そして、インポ
ジションチェックを行わずに次の移動を開始する。
【００２８】このオーバラップを用いて助走区間と惰走
区間とを生成するための数値制御装置の内部構成を以下
に示す。図３は本発明の数値制御装置の概略構成を示す
ブロック図である。加工プログラム６は、目的のワーク
加工を行うための切削経路等を指令するプログラムであ
る。この加工プログラム６には、通常の位置決め指令で
ある「Ｇ００」の他に、連続動作で早送りをさせるため
の指令として「Ｇ００．１」が使用されている。図１の
移動であれば、区間２と区間５とが「Ｇ００．１」で指
令される。
【００２９】前処理演算手段７は加工プログラム６を解
読し、工具の移動指令を指令するとともに、「Ｇ００．
１」を検出すると連続動作で早送りさせるための連続移
動指令を出力する。
【００３０】経路延長手段１０は、連続移動指令が出力
されると、前の移動の経路を終点方向へ所定の距離だけ
延長した位置に惰走時終点座標を設定する。同時に、次
の移動の経路を始点方向へ所定の距離だけ延長した位置
に助走時始点座標を設定する。
【００３１】移動開始時期判断手段８は、軸が目標の位
置に達してから次の移動を行うか、あるいは軸が目標の
位置に達したか否かに係わらず次の移動を行うか（イン
ポジションチェックを行うか否か）の判断をする。軸が
目標の位置に達してから次の移動を行うと判断した場合
には、軸制御回路１３，１４内のエラーレジスタ１３
ａ、１４ａの値が「０」になったことを確認して、次の
ブロックの実行を許可する指令を補間手段９に対して出
力する。軸が目標の位置に達したか否かに係わらず次の
移動を行うと判断した場合には、連続して移動を実行す
るように、補間手段９に指令する。
【００３２】そして、移動開始時期判断手段８は、連続
動作の早送り指令「Ｇ００．１」の場合には、軸が目標
の位置に達したか否かに係わらず次の移動を行うものと
判断する。
【００３３】補間手段９は、移動指令に応じて各軸に対
する軸移動指令を補間パルスとして出力している。そし
て、早送りの移動指令時に連続して実行するものと判断
された場合には、前の移動を前記惰走時終点座標まで実
行する。連続して前記惰走時終点座標から前記助走時始
点座標までの早送りの移動指令を実行する。さらに連続
して、次の移動を前記助走時始点座標から実行する。
【００３４】加減速制御手段１１，１２は、各軸に出力
された補間パルスによる移動指令に対して加減速時定数
に従った加減速を加える。軸制御回路１３，１４は、補
間パルスを受け取り、各軸の移動指令をサーボアンプ１
５，１６に出力する。サーボアンプ１５，１６は、移動
指令に従ってサーボモータ１７，１８を回転させる。
【００３５】軸制御回路１３，１４は、エラーレジスタ
１３ａ、１４ａを有している。エラーレジスタ１３ａ、
１４ａには、図示されていない位置検出器からの信号が
入力されており、軸が指令された位置に達するとエラー
レジスタ１３ａ、１４ａの値が「０」になる。
【００３６】このような構成の数値制御工作機械に連続
移動モード（Ｇ００．１）の早送りを実行させた場合に
は、早送りの始点が、惰走区間を設けられるような位置
に置き換えられる。同様に、早送りの終点が、助走区間
を設けられるような位置に置き換えられる。そして、早
送りの始点と終点とでは、一時停止を行わずに連続で実
行される。これにより、早送りの始点と終点とにおい
て、加減速の遅れに起因する丸みを生じる。
【００３７】つまり、加減速の遅れがあると、補間手段
が補間パルスを出力してから、目的の位置に到達するま
でに時間的な誤差が生じる。従って、移動指令を連続で
実行すると、前の移動が終了する前に次の移動が開始さ
れる。つまり、移動指令がオーバラップする。その結
果、コーナ部において丸みが生じる。この丸みを積極的
に発生させることにより、助走区間と惰走区間が設けら
れる。
【００３８】このように加減速の遅れを利用することに
より、助走区間と惰走区間を設けることが可能となる。
そのため、連続移動モード（Ｇ００．１）の早送りを用
いれば、早送りから切削送りへの移行や切削送りから早
送りへの移行が含まれた加工プログラムを実行する際
に、切削せずに移動する時間が短縮される。その結果、
ワーク加工の生産性が向上する。
【００３９】次に、連続移動モードの早送り指令を有す
る数値制御ボール盤で穴あけ等の加工を行う場合につい
て具体的に説明する。図４は本発明を実施するための数
値制御ボール盤を示す図である。加工の対象となるワー
ク２１はテーブル２２の上に設置される。テーブル２２
はＸ軸方向に移動可能な状態でサドル２７のＸ軸ガイド
ウェイ２７ａに載せられている。サドル２７には、Ｘ軸
サーボモータ２３が固定されている。サーボモータ２３
の回転軸にはボールスクリュー２５が取り付けられてい
る。ボールスクリュー２５は、テーブル２２の下側に設
けられているナット（図示されていない）にはめ込まれ
ており、このボールスクリュー２５の回転によりテーブ
ル２２がＸ軸方向に移動する。
【００４０】サドル２７はＹ軸方向に移動可能な状態
で、ベッド２８のＹ軸ガイドウェイ２８ａ上に載せられ
ている。ベッド２８にはＹ軸サーボモータ２４が固定さ
れている。サーボモータ２４の回転軸にはボールスクリ
ュー２６が取り付けられている。ボールスクリュー２６
は、サドル２７の下側に設けられているナット（図示さ
れていない）にはめ込まれており、このボールスクリュ
ー２６の回転によりサドル２７がＹ軸方向に移動する。
サドル２７の移動に伴いテーブル２２も移動する。
【００４１】テーブル２２の上方には、主軸頭３０が設
けられている。主軸頭３０は図示されていないＺ軸サー
ボモータにより、Ｚ軸方向に移動される。主軸頭３０の
先端にはカッター３１が取り付けられている。
【００４２】以上のような構成において、Ｘ軸サーボモ
ータ２３とＹ軸サーボモータ２４との回転を制御するこ
とにより、ワーク２１をＸ−Ｙ平面上の任意の位置に移
動することができる。Ｚ軸サーボモータの回転を制御し
主軸頭３０をＺ軸方向に移動させることにより、カッタ
ー３１の位置をＺ軸上の任意の位置に移動することがで
きる。そして、ワーク２１とカッター３１との相対的位
置を制御することにより、様々な加工を行うことができ
る。
【００４３】次に、本発明の連続動作により穴加工を行
った場合の例を説明する。以下の例では、従来通り各移
動の間において停止する場合と、連続動作により移動す
る場合とを比較して説明する。
【００４４】図５は穴加工の際に連続動作による場合と
一時停止をする場合との経路の差を示す図である。
（Ａ）は連続動作を行わない場合のカッター３１ａの動
作である。最初の区間４１ａは、早送りで穴底から２０
ｍｍの高さまで移動し、そこで停止する。区間４２ａ
は、切削送りで穴底まで移動し、そこで停止する。区間
４３ａは、早送りで再び穴底から２０ｍｍの高さまで移
動し、そこで停止する。区間４４ａは、早送りで次の穴
の上方に移動し、そこで停止する。
【００４５】（Ｂ）は連続動作による場合のカッター３
１の動作である。区間４１は、カッター３１は早送りで
穴底から２０ｍｍの高さまで移動するが、その位置では
停止せず、次の区間４２での切削送りの速度まで減速す
るのみである。区間４２は、切削送りで穴底まで移動
し、そこで停止する。区間４３は、工具を引き抜くため
に、早送りで再び穴底から２０ｍｍの高さまで移動し、
そこから惰走を行う。区間４４は、惰走から連続で曲線
経路で移動し、助走を行う。この助走により、次の穴の
上方に達した時には、次の区間の切削速度になってい
る。
【００４６】図６は穴加工の際に連続動作による場合と
一時停止をする場合との速度波形を比較する図である。
縦軸はＺ軸の移動４５，４５ａ（実線で示す）とＸ軸の
移動４６，４６ａ（点線で示す）との送り速度、横軸は
時間である。（Ａ）は連続動作を行わない場合である。
区間４１ａの終点でのＺ軸方向の速度は一度「０」にな
る。区間４２ａで切削を行った後、区間４３ａでは上昇
しＺ軸方向の速度が「０」になると、区間４４ａのＸ軸
方向の移動が開始している。この場合の非切削時間は１
５３０ｍｓｅｃである。
【００４７】（Ｂ）は連続動作による場合である。区間
４１の終点から連続で区間４２の切削移動が開始されて
いる。区間４２から区間４３へは連続で移動し、区間４
３でＺ軸上方への速度を増していき、終点で惰走が始ま
り減速に転じる。区間４３の終点では、同時にＸ軸方向
の移動を開始する。区間４４の後半では助走が始まり、
終点では、次の穴の切削速度になっている。この場合の
非切削時間は１２５２ｍｓｅｃである。これは、連続動
作を行わない場合の約８２％である。
【００４８】このように、典型的な穴加工において、連
続動作を行うことにより加工時間を短縮することができ
る。また、主軸の回転とＺ軸の移動を同期させて加工が
行われるタップ加工サイクルにおいても、基本的には、
前述の助走・惰走を行うことにより加工に要する時間を
短縮することができる。但し、タップサイクルの場合
は、主軸回転をＺ軸移動に同期させる必要がある点で他
の穴あけサイクルと異なる。
【００４９】図７はタップ加工サイクルの際に連続動作
による場合と一時停止をする場合との経路の差を示す図
である。（Ａ）は連続動作を行わない場合の工具３１ｃ
の動作である。最初の区間５１ａは、早送りで穴底から
２０リード分の高さから、主軸の回転とＺ軸の移動を同
期させながら穴底まで移動し、そこで停止する。区間５
２ａは、主軸を逆回転させながら工具を引き抜き、そこ
で停止する。区間５３ａは、早送りで次の穴の上方に移
動し、そこで停止する。
【００５０】（Ｂ）は連続動作による場合の工具３１ｂ
の動作である。なお、この例では助走・惰走の量を主軸
２回転分とするようにプログラムで指令されているもの
とする。区間５１は加工点からタップ２リード分上方
（穴底から２２リード分）の高さから、主軸の回転速度
とＺの移動速度とがタップリードに合う速度比で同時に
加速する。そして、主軸の回転数がタップ加工時の主軸
回転数に保持されると同時に、その主軸との速度比がタ
ップリードに合う速度でＺ軸が保持される。次いで、主
軸とＺ軸とが指令された穴底を目指して同時に減速す
る。このように、タップサイクルにおいては、一連の加
減速の間に、主軸の回転速度とＺ軸の移動速度との比が
タップリードと合う様に、双方に対する移動量が指令さ
れている。
【００５１】区間５２は、工具を引き抜くために、再度
主軸とＺ軸とを同期させながら往路と逆方向に加速す
る。そして、所定の速度で移動した後、減速する。この
時の減速の終点は、加工点よりもタップ２リード分上方
である。この引き抜き動作の途中、加工開始点を通過し
た時点で、次のタップ加工位置への移動の為に区間５３
のＸ軸の移動が開始される。
【００５２】区間５３の移動の途中で助走が開始され
る。Ｘ座標がタップ開始位置に到達すると同時にタップ
加工が実行される。以後、この動作が繰り返される。図
８はタップ加工サイクルの際に連続動作による場合と一
時停止をする場合との速度波形を比較する図である。縦
軸はＺ軸の移動５４，５４ａ（実線で示す）とＸ軸の移
動５５，５５ａ（点線で示す）との送り速度、横軸は時
間である。なお、Ｚ軸の速度が正の値の場合に主軸は逆
方向（引き抜く際の回転方向）に回転している。Ｚ軸の
速度が負の値の場合に主軸は順方向（切削する際の回転
方向）に回転している。そして、Ｚ軸の速度が「０」の
際には、主軸の回転は停止している。
【００５３】（Ａ）は連続動作を行わない場合である。
図示されているように、各区間５１ａ〜５３ａのＺ軸方
向の移動とＸ軸方向の移動とは交互に行われており、重
なり合う部分はない。
【００５４】（Ｂ）は連続動作による場合である。区間
５１，５２では、Ｘ軸方向の移動とＺ軸方向の移動とは
重なっていない。区間５３ではＸ軸方向の移動とＺ軸の
移動との重なり合う部分が多い。この場合、工具を引き
抜きく際には２サイクル分上方を目標とするとともに、
加工を開始する際には２サイクル分上方から加速するた
め、加工の際にＺ軸の移動速度を最高速に保っている時
間が長くなる。その結果、非切削の移動時間が短縮され
るとともに加工時間も短縮される。なお、タップサイク
ルにおいては、非切削の移動時間の短縮よりも、加工動
作を助走することによる加工時間の短縮の方が効果が大
きい。
【００５５】上記の説明では、数値制御装置内部で惰走
・助走の区間を生成しているが、この区間を予め加工プ
ログラムで与えることにより、連続移動を実施すること
ができる。以下、助走と惰走とを用いたドリルサイクル
を「惰走ドリルサイクル」と呼ぶ。
【００５６】図９は惰走ドリルサイクルを使用した加工
プログラムの第１の例を示す図である。この加工プログ
ラムでは、シーケンスナンバーＮ０４０〜Ｎ０７０のブ
ロックにおいて早送りの指令に換えて高速の切削送り
（Ｇ０１，Ｇ０３）を指令している。シーケンスナンバ
ーＮ０５０のブロックが惰走区間の指令であり、シーケ
ンスナンバーＮ０７０のブロックが助走区間の指令であ
る。
【００５７】図１０は第１の例の加工プログラムによる
加工経路を示す図である。区間６１は切削送りで加工開
始点から穴底まで移動する。区間６２は高速切削送り
（３０ｍ／ｍｉｎ）で加工開始点まで移動する。区間６
３は区間６２と同じ速度で円弧、直線、円弧の移動を行
う。最初の円弧移動が惰走区間であり、最後の円弧移動
が助走区間である。
【００５８】図１１は惰走ドリルサイクルを使用した加
工プログラムの第２の例を示す図である。この加工プロ
グラムでは、シーケンスナンバーＮ０４０，Ｎ０５０の
ブロックにおいて早送りの指令に換えて高速の切削送り
（Ｇ０１，Ｇ０３）を指令している。シーケンスナンバ
ーＮ０５０のブロックが惰走区間と助走区間とを兼ねた
指令である。
【００５９】図１２は第２の例の加工プログラムによる
加工経路を示す図である。区間７１は切削送りで加工開
始点から穴底まで移動する。区間７２は高速切削送り
（３０ｍ／ｍｉｎ）で加工開始点まで移動する。区間７
３は区間７２と同じ速度で円弧移動を行う。この円弧移
動の前半が惰走区間であり、後半が助走区間である。
【００６０】以上の２つの例の実行結果を従来のドリル
サイクルと比較した。なお、従来のドリルサイクルは、
切削時以外は早送り（カッターを引き抜く際は「３０ｍ
／ｍｉｎ」、次に加工すべき穴へ移動する際は「３６ｍ
／ｍｉｎ」）で移動するが、各移動の始点と終点では一
時停止する。
【００６１】図１３は２つの例の実行結果と従来のドリ
ルサイクルとの比較結果を示す図である。これは、カッ
ター「φ６．８ドリル」を用いて、１５ｍｍピッチの穴
加工を１４個連続で行う場合である。加工長は「２２．
０４３ｍｍ」である。この加工を補間後加減速の時定数
を変えて行った。
【００６２】従来のドリルサイクルでは、時定数が「２
０ｍｓｅｃ」の場合の加工時間は「２１．７６５秒」、
時定数が「１００ｍｓｅｃ」の場合の加工時間は「２
２．８８０秒」、時定数が「１５０ｍｓｅｃ」の場合の
加工時間は「２３．５１５秒」である。
【００６３】惰走ドリルサイクルの第１の例（図１０に
示す）では、時定数が「２０ｍｓｅｃ」の場合の加工時
間は「２０．５７６秒」、時定数が「１００ｍｓｅｃ」
の場合の加工時間は「２０．６４５秒」、時定数が「１
５０ｍｓｅｃ」の場合の加工時間は「２０．６９９秒」
である。
【００６４】惰走ドリルサイクルの第２の例（図１２に
示す）では、時定数が「２０ｍｓｅｃ」の場合の加工時
間は「１８．２８３秒」、時定数が「１００ｍｓｅｃ」
の場合の加工時間は「１８．４２１秒」、時定数が「１
５０ｍｓｅｃ」の場合の加工時間は「１８．４００秒」
である。
【００６５】この結果から、惰走・助走のための円弧半
径を大きくすると加工時間が短縮されることが分かる。
また、時定数は小さくすれば良いという訳ではなく、曲
線の経路に応じて適当な値にする必要がある。ただし、
時定数の値を小さくすると衝撃が大きくなるため、その
加工で求められる加工精度に応じて時定数を定めなけれ
ばならない。
【００６６】最後に、本発明を実施するための数値制御
装置のハードウェア構成について簡単に説明する。図１
４は、本発明の数値制御装置のハードウェアの概略構成
を示すブロック図である。
【００６７】数値制御装置はプロセッサ１１１を中心に
構成されている。プロセッサ１１１はＲＯＭ１１２に格
納されたシステムプログラムに従って数値制御装置全体
を制御する。このＲＯＭ１１２にはＥＰＲＯＭあるいは
ＥＥＰＲＯＭが使用される。
【００６８】ＲＡＭ１１３にはＳＲＡＭ等が使用され、
一時的な計算データ、表示データ、入出力信号等が格納
される。不揮発性メモリ１１４には図示されていないバ
ッテリによってバックアップされたＣＭＯＳが使用さ
れ、電源切断後も保持すべきパラメータ、加工プログラ
ム、工具補正データ、ピッチ誤差補正データ等が記憶さ
れる。
【００６９】ＣＲＴ／ＭＤＩユニット１２０は、数値制
御装置の前面あるいは機械操作盤と同じ位置に配置さ
れ、データ及び図形の表示、データ入力、数値制御装置
の運転に使用される。グラフィック制御回路１２１は数
値データ及び図形データ等のディジタル信号を表示用の
ラスタ信号に変換し、表示装置１２２に送り、表示装置
１２２はこれらの数値及び図形を表示する。表示装置１
２２にはＣＲＴあるいは液晶表示装置が使用される。
【００７０】キーボード１２３は数値キー、シンボリッ
クキー、文字キー及び機能キーから構成され、加工プロ
グラムの作成、編集及び数値制御装置の運転に使用され
る。ソフトウェアキー１２４は表示装置１２２の下部に
設けられ、その機能は表示装置に表示される。表示装置
の画面が変化すれば、表示される機能に対応して、ソフ
トウェアキーの機能も変化する。
【００７１】軸制御回路１１５はプロセッサ１１１から
の軸の移動指令を受けて、軸の移動指令をサーボアンプ
１１６に出力する。サーボアンプ１１６はこの移動指令
を増幅し、工作機械１３０に結合されたサーボモータを
駆動し、工作機械１３０の工具とワークの相対運動を制
御する。なお、軸制御回路１１５及びサーボアンプ１１
６はサーボモータの軸数に対応した数だけ設けられる。
【００７２】ＰＭＣ（プログラマブル・マシン・コント
ローラ）１１８はプロセッサ１１１からバス１１９経由
でＭ（補助）機能信号、Ｓ（スピンドル速度制御）機能
信号、Ｔ（工具選択）機能信号等を受け取る。そして、
これらの信号をシーケンス・プログラムで処理して、出
力信号を出力し、工作機械１３０内の空圧機器、油圧機
器、電磁アクチュエイタ等を制御する。また、工作機械
１３０内の機械操作盤のボタン信号、スイッチ信号及び
リミットスイッチ等の信号を受けて、シーケンス処理を
行い、バス１１９を経由してプロセッサ１１１に必要な
入力信号を転送する。
【００７３】なお、図１４ではスピンドルモータ制御回
路及びスピンドルモータ用アンプ等は省略してある。ま
た、上記の例ではプロセッサ１１１は１個で説明した
が、複数のプロセッサを使用してマルチプロセッサ構成
にすることもできる。
【００７４】
【発明の効果】以上説明したように本発明では、切削送
りの経路変更を行わず、早送りの経路を前後の移動に滑
らかに接続できる曲線に変更することで、不要な一時停
止を行わずに非切削時間を短縮することができる。その
結果、全体の加工時間が短縮され、生産性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による軸移動を示す図である。
【図２】本発明の軸移動による切削と従来の軸移動によ
る切削との速度波形を比較する図である。（Ａ）は図１
に示す従来の軸移動による切削の工具先端の速度波形を
示す図であり、（Ｂ）は図１に示す軸移動による切削の
工具先端の速度波形を示す図である。
【図３】本発明の数値制御装置の概略構成を示すブロッ
ク図である。
【図４】本発明を実施するための数値制御ボール盤を示
す図である。
【図５】穴加工の際に連続動作による場合と一時停止を
する場合との経路の差を示す図である。（Ａ）は連続動
作を行わない場合のカッターの動作であり、（Ｂ）は連
続動作による場合のカッターの動作である。
【図６】穴加工の際に連続動作による場合と一時停止を
する場合との速度波形を比較する図である。（Ａ）は連
続動作を行わない場合であり、（Ｂ）は連続動作による
場合である。
【図７】タップ加工サイクルの際に連続動作による場合
と一時停止をする場合との経路の差を示す図である。
（Ａ）は連続動作を行わない場合の工具の動作であり、
（Ｂ）は連続動作による場合の工具の動作である。
【図８】タップ加工サイクルの際に連続動作による場合
と一時停止をする場合との速度波形を比較する図であ
る。（Ａ）は連続動作を行わない場合であり、（Ｂ）は
連続動作による場合である。
【図９】惰走ドリルサイクルを使用した加工プログラム
の第１の例を示す図である。
【図１０】第１の例の加工プログラムによる加工経路を
示す図である。
【図１１】惰走ドリルサイクルを使用した加工プログラ
ムの第２の例を示す図である。
【図１２】第２の例の加工プログラムによる加工経路を
示す図である。
【図１３】２つの例の実行結果と従来のドリルサイクル
との比較結果を示す図である。
【図１４】本発明の数値制御装置のハードウェアの概略
構成を示すブロック図である。
【図１５】従来のドリルによる穴あけ加工を示す図であ
る。（Ａ）はカッターの動作経路を示しており、（Ｂ）
はＺ軸の移動を速度波形として示した図である。
【図１６】従来の軸移動によりワークの輪郭を切削する
場合の例を示す図である。
【符号の説明】
６ 加工プログラム ７ 前処理演算手段 ８ 移動開始時期判断手段 ９ 補間手段 １０ 経路延長手段 １１，１２ 加減速制御手段 １３，１４ 軸制御回路 １５，１６ サーボアンプ

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 数値制御工作機械の軸移動方法におい
    て、 早送りから次の移動動作へ移行する際に、早送り開始位
    置から次の移動動作の始点へ滑らかに接続される経路を
    通り、連続的な移動で次の移動動作へ移行するような早
    送り移動を行うことを特徴とする軸移動方法。
  2. 【請求項２】 早送りから次の移動動作への移行は、早
    送りから切削送りへの移行であることを特徴とする請求
    項１記載の軸移動方法。
  3. 【請求項３】 早送りから穴あけ加工へ移行する際に
    は、穴あけ加工サイクルの加工開始点と滑らかに接続す
    る経路を通り、穴あけ加工サイクルへ移行するような早
    送りを行うことを特徴とする請求項１記載の軸移動方
    法。
  4. 【請求項４】 早送りからタップ加工へ移行する際に
    は、タップ加工の加工開始点と滑らかに接続する経路を
    通り、タップ加工の加工開始点よりも手前の位置で主軸
    の回転速度と切削方向の移動速度とを同期させ、切削方
    向への加速を開始することを特徴とする請求項１記載の
    軸移動方法。
  5. 【請求項５】 数値制御工作機械の軸移動方法におい
    て、 前の移動動作から早送りへ移行する際に、前の移動動作
    から連続的な移動で早送りへ移行し、前の移動動作の終
    点と滑らかに接続される経路を通り目標位置へ移動する
    ような早送り移動を行うことを特徴とする軸移動方法。
  6. 【請求項６】 前の移動動作から早送りへの移行は、切
    削送りあるいは早送りから早送りへの移行であることを
    特徴とする請求項５記載の軸移動方法。
  7. 【請求項７】 穴あけ加工から早送りへ移行する際に
    は、穴あけ加工の加工開始点と次の加工点とを滑らかに
    接続する経路を通り、穴あけが終了し前記加工開始点に
    達すると同時に早送り移動を開始することを特徴とする
    請求項５記載の軸移動方法。
  8. 【請求項８】 タップ加工から早送りへ移行する際に
    は、タップ加工の加工開始点と次の加工点とを滑らかに
    接続する経路を通り、前記加工開始点よりも先の位置を
    目標に主軸の回転速度と切削方向の移動速度との減速を
    行い、タップ加工が終了し前記加工開始点に達すると同
    時に早送り移動を開始することを特徴とする請求項５記
    載の軸移動方法。
  9. 【請求項９】 数値制御工作機械の軸移動方式におい
    て、 連続移動モードの早送りを含んだ加工プログラムを解読
    し軸の移動指令を出力するとともに、前記連続移動モー
    ドの早送りを検出すると連続移動指令を出力する前処理
    演算手段と、 前記連続移動指令が出力されると、前の移動の経路を終
    点方向へ所定の距離だけ延長した位置に惰走時終点座標
    を設定し、次の移動の経路を始点方向へ所定の距離だけ
    延長した位置に助走時始点座標を設定する経路延長手段
    と、 各軸が目的の座標に到達するまで次の移動の実行を待つ
    か、あるいは連続で実行するかの判断を行っており、前
    記連続移動指令が出力された際には連続で実行する旨の
    判断をする移動開始時期判断手段と、 移動指令に応じて各軸に対する軸移動指令を出力してお
    り、早送りの移動指令時に連続して実行するものと判断
    された場合には、前の移動を前記惰走時終点座標まで実
    行し、連続して前記惰走時終点座標から前記助走時始点
    座標までの早送りの移動指令を実行し、さらに連続し
    て、次の移動を前記助走時始点座標から実行する補間手
    段と、 各移動軸ごとに設けられ、予め設定された加減速時定数
    に従って前記軸移動指令の加減速を制御する加減速制御
    手段と、 を有することを特徴とする軸移動方式。
  10. 【請求項１０】 前記経路延長手段は、前の移動の終点
    を通過すると同時に早送りの移動が開始されるような位
    置に前記惰走時終点座標を設定することを特徴とする請
    求項９記載の軸移動方式。
  11. 【請求項１１】 前記経路延長手段は、次の移動の始点
    を通過する同時に早送りの移動が終了するような位置に
    前記助走時始点座標を設定することを特徴とする請求項
    ９記載の軸移動方式。
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