JP4672288B2

JP4672288B2 - 工作機械の可動部の移動を制御する制御装置、制御装置を有する工作機械及び可動部の移動方法

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Publication number: JP4672288B2
Application number: JP2004171421A
Authority: JP
Inventors: 啓太数家; 肇松丸; 友隆渋井
Original assignee: Citizen Holdings Co Ltd; Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Holdings Co Ltd; Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 2004-06-09
Filing date: 2004-06-09
Publication date: 2011-04-20
Anticipated expiration: 2024-06-09
Also published as: JP2005352662A

Description

本発明は、工作機械の可動部の移動を制御する制御装置、その制御装置を有する工作機械及びその可動部の移動方法に関する。

マシニングセンタ、ＮＣ旋盤等の工作機械においては、一般に、材料を加工する前に、工具又は主軸を備えた可動部の移動及び位置決めが行われる。この移動は、例えば図６に模式的に示されるように、可動部Ｍの移動前の位置Ｌ１と移動後の位置Ｌ２との間に他の干渉物すなわち固定部Ｓが存するときは直線的に行うことができず、例えば図示されるように後退、平行移動、前進を含む言わば「コ」の字形に行わなければならない。また干渉物がない場合であっても、可動部はいくらかの後退及び前進を含む移動を行うことが一般的である。このような移動は、可動部を移動させる駆動装置の動作を制御する制御装置により行うことができる。

上述のように可動部をコの字に移動させるためには、コの字の２つの角において可動部の移動方向を不連続に変化させる必要がある。従って、その角において可動部は加減速及び方向転換させられる。この場合、その加減速及び方向変換により工作機械に振動が生じ、工作機械の他の部分で同時加工を行っている場合にはその加工精度が大きく低下することがある。さらに、この振動によって可動部に関連する各部品の寿命が低下する虞もある。また可動部の加減速の回数が多いことは、消費電力の増大につながる。

そこで本発明は、工具又は主軸を備えた可動部を他部材に干渉しないように所定位置に移動させる場合において、可動部の急激な加減速を極力行わずに機械の望ましくない振動を軽減することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、Ｚ軸及び該Ｚ軸に直交するＸ軸から構成される２次元平面内の任意の位置の間を任意の方向に移動可能な可動部と、前記可動部の移動可能な範囲に配置される固定部と、前記可動部を、前記固定部から前記Ｘ軸方向に離れた第１の位置と、前記固定部から前記Ｚ軸方向に離れ、かつ前記第１の位置との間に前記固定部を挟む第２の位置との間を任意の方向に移動させて位置決めを行う駆動装置とを有する工作機械における前記駆動装置を制御する制御装置であって、前記第１の位置と前記第２の位置との間の前記可動部の移動経路を、前記可動部が前記固定部に干渉せず、かつ前記移動経路が角部を有さず少なくとも部分的に弧線を有するように設定する処理部と、前記処理部が設定した前記移動経路に沿って前記可動部が移動するように前記駆動装置を制御する駆動制御部と、を有し、前記処理部は、前記第２の位置にあるときの前記可動部のうち、前記Ｚ軸方向に関して前記固定部側に最も突出した点を通りかつ前記Ｘ軸に平行な直線と、前記Ｘ軸方向に関して前記可動部が前記第１の位置にあるときに前記固定部に最も近い前記可動部の端点を通りかつ前記Ｚ軸に平行な直線との交点である第１干渉チェックポイントと、前記固定部のうち、前記第２の位置にあるときの前記可動部側に前記Ｚ軸方向に関して最も突出した点を通りかつ前記Ｘ軸に平行な直線と、前記第１の位置にあるときの前記可動部に前記Ｘ軸方向に関して最も近い前記固定部の端点を通りかつ前記Ｚ軸に平行な直線との交点である第２干渉チェックポイントと、前記第２干渉チェックポイントを通りかつ前記Ｘ軸方向に延びる直線であるか、又は、前記Ｚ軸方向について前記第２干渉チェックポイントと前記第２の位置との間を通りかつ前記Ｘ軸方向に延びる直線である境界線上の、前記Ｘ軸方向に関して前記第１干渉チェックポイントと前記第２干渉チェックポイントとの間に位置する中継ポイントとを設定し、前記駆動制御部は、前記処理部で設定した前記第１干渉チェックポイント、前記第２干渉チェックポイント及び前記中継ポイントに基づいて、前記可動部の前記第１干渉チェックポイントが前記中継ポイントを通るように前記可動部を移動させることを特徴とする、制御装置を提供する。

請求項２に記載の発明は、第１のワークを把持して回転する主軸を回動自在に支持する主軸台と、前記主軸の軸線に平行な軸線を有しかつ該主軸に対向配置されるとともに第２のワークを把持して回転する背面主軸を備え、前記主軸に把持された前記第１のワークに対して切削加工を施す１つ又は複数の第１の工具を備え、かつ前記主軸の軸線及び該軸線に直交する軸線から構成される２次元平面内の任意の位置の間を任意の方向に移動可能な背面主軸台と、前記背面主軸に把持された前記第２のワークに対して切削加工を施す１つ又は複数の第２の工具を備え、前記背面主軸台の移動範囲内に配置された固定刃物台と、前記背面主軸台を任意の位置及び方向に移動し位置決めを行う駆動装置と、を有する工作機械における前記駆動装置を制御する制御装置であって、前記固定刃物台から前記背面主軸の軸線方向に垂直な方向に離れた第１の位置と、前記固定刃物台から前記背面主軸の軸線方向に離れ、かつ前記第１の位置との間に前記固定刃物台を挟む第２の位置との間の前記背面主軸台の移動経路を、該背面主軸台が前記固定刃物台に干渉せず、かつ前記移動経路が角部を有さず少なくとも部分的に弧線を有するように設定する処理部と、前記処理部が設定した前記移動経路に沿って前記背面主軸台が移動するように前記駆動装置を制御する駆動制御部と、を有し、前記処理部は、前記第１の位置にあるときの前記背面主軸台の前記第１の工具のうち前記背面主軸の軸線方向について最大出量の工具の先端、又は前記背面主軸に把持された前記第２のワークの先端のうち、前記背面主軸の軸線方向について前記主軸台側に最も突出した点を通りかつ前記背面主軸の軸線に直交する直線と、該直交する直線方向に関して最も前記固定刃物台に近い前記背面主軸台の端点を通りかつ前記背面主軸の軸線に平行な直線との交点である第１干渉チェックポイントと、前記固定刃物台の前記第２の工具のうち前記背面主軸の軸線方向について最大出量の工具の先端を通りかつ前記背面主軸の軸線に直交する直線と、該直交する直線方向に関して最も前記第１の位置にあるときの前記背面主軸台に近い前記固定刃物台の端点を通りかつ前記背面主軸の軸線に平行な直線との交点である第２干渉チェックポイントと、前記第２干渉チェックポイントを通りかつ前記背面主軸の軸線に直交する直線であるか、又は、前記第２干渉チェックポイントと前記第２の位置との間を通りかつ前記背面主軸の軸線に直交する直線である境界線上の、前記Ｘ軸方向に関して前記第１干渉チェックポイントと前記第２干渉チェックポイントとの間に位置する中継ポイントとを設定し、前記駆動制御部は、前記処理部で設定した前記第１干渉チェックポイント、前記第２干渉チェックポイント及び前記中継ポイントに基づいて、前記背面主軸台の前記第１干渉チェックポイントが前記中継ポイントを通るように前記背面主軸台を移動させることを特徴とする、制御装置を提供する。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の制御装置において、前記処理部は、前記第２干渉チェックポイントを通りかつ前記背面主軸の軸線に直交する境界線を設定し、該境界線上に前記中継ポイントを設定する、制御装置を提供する。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の制御装置において、前記処理部は、前記背面主軸台が前記第１の位置にあるときの前記第１干渉チェックポイントから前記背面主軸の軸線に平行に延びる直線と前記境界線との交点Ｓ２と、前記境界線上であって前記交点Ｓ２より前記第２干渉チェックポイントの直近かつ前記固定刃物台の外部の点Ｓ１と、前記点Ｓ１と前記交点Ｓ２との間の境界線上の中点Ｓ３との３点を設定し、次に、前記背面主軸台が前記第１の位置と前記第２の位置との間を移動するときに、前記第１干渉チェックポイントが前記３点のいずれかを通る３通りの動作をそれぞれ行い、そのとき計測された移動時間が最も短いときの前記３点のいずれかを前記中継ポイントとして設定し記憶する、制御装置を提供する。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の制御装置において、前記移動経路が前記弧線に接続される直線部分をさらに有し、該直線部分は前記弧線との接続箇所における該弧線の接線に相当する、制御装置を提供する。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の制御装置において、前記移動経路の全体が弧線から形成される、制御装置を提供する。

請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の制御装置を備えた工作機械を提供する。

請求項８に記載の発明は、Ｚ軸及び該Ｚ軸に直交するＸ軸から構成される２次元平面内の任意の位置の間を任意の方向に移動可能な可動部と、前記可動部の移動可能な範囲に配置される固定部と、前記可動部を、前記固定部から前記Ｘ軸方向に離れた第１の位置と、前記固定部から前記Ｚ軸方向に離れ、かつ前記第１の位置との間に前記固定部を挟む第２の位置との間を任意の方向に移動させて位置決めを行う駆動装置とを有する工作機械における前記可動部の移動方法であって、前記第１の位置と前記第２の位置との間の前記可動部の移動経路を、前記可動部が前記固定部に干渉せず、かつ前記移動経路が角部を有さず少なくとも部分的に弧線を有するように設定することと、前記処理部が設定した前記移動経路に沿って前記可動部が移動するように前記駆動装置を制御することと、を有し、前記第２の位置にあるときの前記可動部のうち、前記Ｚ軸方向に関して前記固定部側に最も突出した点を通りかつ前記Ｘ軸に平行な直線と、前記Ｘ軸方向に関して前記可動部が前記第１の位置にあるときに前記固定部に最も近い前記可動部の端点を通りかつ前記Ｚ軸に平行な直線との交点である第１干渉チェックポイントを設定することと、前記固定部のうち、前記第２の位置にあるときの前記可動部側に前記Ｚ軸方向に関して最も突出した点を通りかつ前記Ｘ軸に平行な直線と、前記第１の位置にあるときの前記可動部に前記Ｘ軸方向に関して最も近い前記固定部の端点を通りかつ前記Ｚ軸に平行な直線との交点である第２干渉チェックポイントを設定することと、前記第２干渉チェックポイントを通りかつ前記Ｘ軸方向に延びる直線であるか、又は、前記Ｚ軸方向について前記第２干渉チェックポイントと前記第２の位置との間を通りかつ前記Ｘ軸方向に延びる直線である境界線上の、前記Ｘ軸方向に関して前記第１干渉チェックポイントと前記第２干渉チェックポイントとの間に位置する中継ポイントを設定することと、前記処理部で設定した前記第１干渉チェックポイント、前記第２干渉チェックポイント及び前記中継ポイントに基づいて、前記可動部の前記第１干渉チェックポイントが前記中継ポイントを通るように前記可動部を移動させることと、を有することを特徴とする、移動方法を提供する。

本発明によれば、可動部は移動開始時及び移動終了時以外においては工作機械上を加減速されることなく滑らかに移動することができるので、工作機械の加工精度及び部品の寿命を低下させ得る振動が防止される。さらに、可動部の移動経路は、制御装置によって予め固定部に干渉しないように設定される。

以下、図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明に係る工作機械の主な構成要素を示す模式図である。工作機械１は、例えばＮＣ旋盤等の自動工作機械であり、可動部４０、固定部５０及び６０、可動部を移動させる駆動装置３０、駆動装置３０を制御する制御装置１０を有する。可動部４０は、例えば刃物台４２及び主軸４４を備えることができ、固定部５０又は６０に近接する位置に駆動装置３０により移動可能であり、それぞれの位置において固定部に装着された工作物の加工又は工作物の授受を行うことができる。制御装置１０は、駆動装置３０の動作を制御する。

制御装置１０は、例えば数値制御（ＮＣ）旋盤に装備されるＮＣ装置であるが、本発明はこれに限定されず、ＮＣ装置とは別の他の制御装置であってもよい。また図１に示されるように、制御装置１０は、入力部１２、表示部１４、処理部（ＣＰＵ）１６、記憶部（ＲＯＭ１８及びＲＡＭ２０）並びに駆動制御部２２を有することができる。入力部１２は、例えば数値キー付きのキーボード（図示せず）を有し、工作機械の刃物台及び主軸等の可動部の動作を制御するための必要なデータ（工具の選択、工作物の形状・寸法、並びに主軸の回転数及び工具の送り速度等の加工条件）や、さらにそれらのデータを含む各工具に関する加工プログラムが入力される。表示部１４は、ブラウン管や液晶ディスプレイ等の表示装置（図示せず）を有し、入力部１２に入力されたデータや加工プログラムの表示、及び表示装置上での対話方式のプログラミング等を可能にする。

記憶部を構成するＲＯＭ１８には、可動部を移動させるための制御プログラムが予め格納されている。またＲＡＭ２０には、可動部移動機能に関する各種データの記憶領域を設けることができる。さらに、入力部１２で入力された工具に関するデータ等は、ＣＰＵ１６の指示によりＲＯＭ１８又はＲＡＭ２０に格納される。ＣＰＵ１６は、ＲＯＭ１８又はＲＡＭ２０に格納されたプログラム又はデータに基づいて、可動部を移動させるための駆動制御部２２に作動指令を送る。駆動制御部２２は、ＣＰＵ１６からの指令に従って、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸等の各軸の駆動源を含む駆動装置３０を制御して、可動部４０を移動させる。

図２は、本発明に係る可動部移動方法を実施可能な制御装置により駆動される可動部及び固定部の、工作機械における位置関係を示す概略図である。図示される工作機械１は、可動部４０と、２つの固定部５０、６０とを有する。図示例において可動部４０は、好ましくは複数の第１の工具５６を着脱可能に備えた刃物台及び背面主軸５４を備えた背面主軸台である。また一方の固定部５０は、第１の工作物すなわちワークＷ１を回動自在に支持する主軸５２を備えた主軸台であり、他方の固定部６０は、好ましくは複数の第２の工具５８を着脱可能に備えた固定刃物台である。固定部５０の主軸５２及び可動部４０の背面主軸５４の中心軸線はいずれもＺ軸に平行であり、かつ背面主軸５４は主軸５２に対向するように配置される。可動部４０はＺ軸方向及びＺ軸に直交するＸ軸方向に移動可能であり、可動部４０の第１の工具５６は、可動部４０が第１の位置Ｐ１からＸ軸方向に所定距離下方に動いた位置（図示せず）に移動したときに、主軸５２に支持されたワークＷ１に切削加工を施すことができるように刃物台に固定される。さらに可動部４０がＰ１に移動したときは、ワークＷ１を主軸５２と背面主軸５４との間で受け渡すことができる。また固定部すなわち固定刃物台６０の第２の工具５８は、可動部４０が位置Ｐ２に移動したときに、可動部４０の背面主軸５４に回動自在に支持された第２の工作物すなわちワークＷ２に切削加工を施すことができるように固定される。

上述のように、第１の位置Ｐ１においては可動部４０の第１の工具５６が固定部５０の主軸５２のワークＷ１を加工することができ、第２の位置Ｐ２においては固定部６０の第２の工具５８が可動部４０の背面主軸５４のワーク２を加工することができる。なお可動部４０が第１の位置Ｐ１から第２の位置Ｐ２へ移動する場合とは、例えば、主軸５２でチャックしているワーク１を可動部４０の第１の工具５６で加工した後、ワーク１を主軸５２から背面主軸５４に受け渡して、ワーク１の反対側を固定部６０の第２の工具５８で加工するような場合である。またその逆に、可動部４０が第２の位置Ｐ２から第１の位置Ｐ１へ移動する場合とは、例えば、背面主軸５４にチャックされているワーク２を固定部６０の第２の工具５８で加工した後、ワーク２を背面主軸５４から主軸５２に受け渡して、ワーク２の反対側を可動部４０の第１の工具５６で加工するような場合である。また可動部４０は、図２の左側に示されるようないずれの固定部とも近接しない第３の位置Ｐ３に待機することもできる。

可動部４０が第３の位置Ｐ３にあるときは、可動部４０と固定部５０又は６０との間に干渉物がないので、可動部４０は第１又は第２の位置Ｐ１又はＰ２に移動するときは直線的な移動経路に沿って移動することができる（図には第２の位置Ｐ２に至る経路のみ示す）。しかし、可動部４０が第１の位置Ｐ１から第２の位置Ｐ２に移動すべきときは、可動部４０は直線的に移動すると固定部６０に干渉する。従ってこの場合は、本発明に係る移動方法に基づいて可動部の移動経路が定められる。以下にその方法について、図２さらに図３を併せて参照しつつ説明する。

まず、操作者が、可動部４０及び固定部６０に装着される第１の工具５６及び第２の工具５８の寸法又は工具先端の最大出量の値を入力する（ステップ１０１）。ここで最大出量とは、可動部４０又は固定部６０に取付けられる複数の工具のうちその先端が最も長く突出する工具の先端と、可動部４０又は固定部６０上のある基準位置とのＺ軸方向すなわち工具長さ方向の距離をいう。基準位置は任意の固定位置とすることができ、例えば工具が取付けられる基礎部上の適当な箇所でもよい。

次に、制御装置の処理部すなわちＣＰＵにより、ステップ１０１で入力された値、及び予め定められた又は操作者が入力した可動部４０の寸法により、可動部４０の第１干渉チェックポイント４６が設定される（ステップ１０２）。第１干渉チェックポイント４６は、可動部４０を位置Ｐ１とＰ２との間で固定部６０に干渉せずに最短距離で移動させようとするときに、固定部６０に最も接近する可動部４０の箇所として定められるものである。本実施例においては、第１干渉チェックポイント４６は、その設定を容易にするために、可動部４０の複数の第１の工具５６のうち最大出量の工具の先端、又は背面主軸５４に把持されたワークＷ２の固定部５０側の先端のうち、固定部５０側に最も突出した点（図示例ではワークＷ２の先端）を通りかつＸ軸に平行な直線と、Ｘ軸方向に関して最も固定部６０に近い可動部４０の端点を通りかつＺ軸に平行な直線との交点として定められる。

次に、また制御装置の処理部すなわちＣＰＵにより、ステップ１０１で入力された値、及び予め定められた又は操作者が入力した固定部６０の寸法により、可動部４０が移動するときに可動部４０に干渉するか否かを判定するための、固定部６０の第２干渉チェックポイント６６が設定される（ステップ１０３）。第２干渉チェックポイント６６は、第１干渉チェックポイント４６と同様に、可動部４０が位置Ｐ１から位置Ｐ２に固定部６０に干渉せずに最短距離で移動するとき（又はその逆）に、可動部４０に最も接近する固定部６０の箇所として定められるものである。本実施例においては、第２干渉チェックポイント６６は、その設定を容易にするために、固定部６０の複数の第２の工具５８のうち最大出量の工具の先端を通りかつＸ軸に平行な直線と、Ｘ軸方向に関して最も可動部４０に近い固定部６０の端点を通りかつＺ軸に平行な直線との交点として定められる。この第２干渉チェックポイント及び上述の第１干渉チェックポイントは、換言すれば、可動部４０及び固定部６０の形状をいずれも長方形に近似し、その長方形の１つの角に設定したものである。従って可動部及び固定部を、その実際の形状に応じて円、楕円又は長方形以外の多角形等に近似して、その形状内の適当な点に第１及び第２干渉チェックポイントを設定することも勿論可能である。

なお可動部４０又は固定部６０への工具取付け時の工具の突出長さ及び背面主軸５４からのワークＷ２の突出長さについては、可動部４０及び固定部６０のいずれについても、プログラム作成時に予め入力しておくことができる。

次に、制御装置１０の処理部１６により、固定部６０の第２の工具５８の最大出量及び予め定められた固定部６０の寸法から、境界線Ｂが定められる（ステップ１０４）。境界線Ｂは、第１の位置Ｐ１にある可動部４０の第１干渉チェックポイント４６がその境界線Ｂに関しいずれの側に位置しているかによって、可動部４０が本発明に係る方法に従って移動すべきか単純に直線的に移動してもよいかを判断するためのものである。本実施形態においては、境界線Ｂは、第２の工具５８のうち最大出量の工具の先端を通りかつＸ方向に延びる直線として設定される。換言すれば、境界線Ｂは第２干渉チェックポイント６６を通るＸ軸に平行な直線である。あるいは、境界線Ｂは必ずしも第２干渉チェックポイントを通過しないＸ軸に平行な直線として予め定めてもよく、その場合は境界線に干渉しないように第２の工具５８を選定して固定部６０に装着するやり方でもよい。

次に、可動部４０が移動中に固定部６０に干渉することを回避するために、可動部４０の移動に伴う第１干渉チェックポイント４６の軌跡Ｔが通過すべき中継ポイント７０が定められる（ステップ１０５）。ここで中継ポイント７０は、ステップ１０４にて設定された境界線Ｂ上であって固定部６０を示す長方形の外部（すなわち固定部６０に関し第２干渉チェックポイント６６より外側）の点として定められる。この中継ポイント７０は、図示しない制御装置１０により、第１干渉チェックポイント４６の軌跡Ｔの長さ、可動部４０の所要移動時間及び移動に要する消費電力等の少なくとも１つを最小化できる最適位置に定められることが好ましい。

ここで図２に示されるように、第１干渉チェックポイント４６が第１の位置Ｐ１から中継ポイント７０に向けて直線的に移動し、さらに中継ポイント７０から第２の位置Ｐ２に向けて直線的に移動するように可動部４０が移動する場合は、中継ポイント７０において可動部４０の急な減速及び加速（すなわち一時停止及び再始動）が行われるため、第１干渉チェックポイント４６が中継ポイント７０を通過するときに、上述した従来の「コ」の字形の移動と同様の工作機械にとって望ましくない振動が生じ得る。そこで本発明においては、軌跡Ｔは可動部４０の加減速及び方向転換が必要な角部を有さず、少なくとも部分的に弧線を有するように定められる（ステップ１０６）。具体的には、図４に示されるように、軌跡Ｔは第１の位置Ｐ１における第１干渉チェックポイント４６から中継ポイント７０までは直線Ｔｓからなり、中継ポイント７０から第２の位置Ｐ２における第１干渉チェックポイント４６すなわち位置決めポイント４８までは弧線Ｔａである。ここで、直線Ｔｓと弧線Ｔａとの交点である中継ポイント６０において、直線Ｔｓは弧線Ｔａの接線Ｔとなっている。このような構成によれば、可動部４０は見かけ上、加減速及び急激な方向転換をさせられることなく移動できる。実際には可動部４０を移動させる各軸方向（図示例ではＸ及びＺ軸方向）の駆動源の各々は加減速を行うが、結果として可動部４０は軌跡Ｔに沿う方向については加減速されることなく滑らかに移動することができるからである。従って、上述の望ましくない振動は生じず、さらに消費電力の節約及び移動時間の短縮が可能になる。なお直線Ｔｓと弧線Ｔａとの交点は、中継ポイント７０に一致していなくとももちろんよい。すなわち、中継ポイント７０は直線Ｔｓ上にあってもよいし、弧線Ｔａ上にあってもよい。

また軌跡Ｔは、例えば図５に示されるように、直線部分を有さず弧線のみから構成されてもよい。この場合も、可動部４０は、軌跡Ｔ上の全ての場所においてその進行方向が急激には変化せず、弧線に沿って進行方向が徐々に変化していくため、望ましくない振動が生じることはない。軌跡Ｔとして図４に示す直線及び弧線の組み合わせ及び図５に示す弧線のいずれを選択すべきかは、制御装置１０により、第１干渉チェックポイント４６の軌跡Ｔの長さ、可動部４０の所要移動時間及び移動に要する消費電力等を考慮して定めることができる。

中継ポイント７０は、上述のように可動部４０の所要時間等を考慮して最適位置に選定されるが、その選定方法の一例を以下に述べる。まず図４又は図５に示されるように、可動部４０が固定部６０に最も近接する場合に通る境界線Ｂ上の点、すなわち第２干渉チェックポイント６６の直近かつ固定部６０の外側の点Ｓ１と、可動部４０が位置Ｐ１にあるときの第１干渉チェックポイント４６からＺ軸に平行に延びる直線と境界線Ｂとの交点Ｓ２と、Ｓ１とＳ２との間の境界線上の中点Ｓ３との３点を設定する。次に、可動部４０がＰ１とＰ２との間を移動する加工プログラムの実行時に、第１干渉チェックポイント４６が上記Ｓ１〜Ｓ３のいずれかを通る３通りの動作をそれぞれ行い、そのとき計測された移動時間が最も短いときのＳ１〜Ｓ３のいずれかを中継ポイント７０としてＲＡＭ等に記憶する。ここでＳ３は、Ｓ１とＳ２との中間であってもよいし、ＰＩとＰ２との位置関係に基づいて予め計算された又は過去の移動結果から推定される適当な場所であってもよい。

また軌跡Ｔは、図４に示されるように、可動部４０が第２の位置に達するときのその進行方向は、工作物の授受の容易性等の観点から、固定部６０間で授受される工作物の軸方向（図４においてはＺ軸方向）に略等しいことが好ましい。可動部４０の移動経路が弧線を含むことにより、移動前の可動部４０の位置に関わらずこのような移動を行うことができる。

最後に、制御装置１０の処理部すなわちＣＰＵ１６により、ステップ１０６にて定められた軌跡Ｔに沿って可動部４０の第１干渉チェックポイント４６が移動するように、可動部４０を移動させる駆動装置（図示せず）が制御される（ステップ１０７）。駆動装置は、制御装置１０の処理部からの指令に従って、各軸方向の駆動源を駆動させ、可動部４０の軌跡Ｔに沿った滑らかな移動を実現する。

本実施形態においては、可動部４０が直線的に移動してもよいか或いは本発明に係る方法に基づいて定められた経路に従って移動すべきかは、移動前の可動部４０の第１干渉チェックポイント４６が境界線Ｂのどちら側に位置するかで決まる。図示例では、第１干渉チェックポイント４６が移動前に境界線Ｂの左側にあるときは可動部４０は直線的に移動可能であり、右側にあるときは本発明に係る移動方法に従って弧線を含む移動経路に沿って移動することになる。

以上説明したように、干渉チェックポイントの軌跡が角部を有さず少なくとも部分的に弧線を有することにより、可動部は移動開始時及び移動終了時以外においては加減速されることなく滑らかに移動することができるので、工作機械の加工精度及び寿命を低下させ得る振動が防止される。さらに、この軌跡は予め定められた中継ポイントを通過するので、従来の「コ」の字形の移動経路を単に弧線又は弧線と直線との組み合わせに置換えた場合とは異なり、可動部が他の部材に干渉することを確実に防止するものである。

本発明に係る制御装置を有する工作機械の構成を示すブロック図である。中継ポイントの設定により可動部の干渉を防止できる状態を示す図である。本発明に係る可動部移動方法の一実施形態を示すフローチャートである。本発明に係る工作機械における可動部の移動経路の好適な例を示す概略図である。本発明に係る工作機械における可動部の移動経路の他の好適な例を示す概略図である。従来の工作機械における可動部の移動経路の一例を示す模式図である。

符号の説明

１…工作機械
１０…制御装置
３０…駆動装置
４０…可動部
４６…第１干渉チェックポイント
５０、６０…固定部
６６…第２干渉チェックポイント
７０…中継ポイント
Ｔ…軌跡
Ｂ…境界線

Claims

Ｚ軸及び該Ｚ軸に直交するＸ軸から構成される２次元平面内の任意の位置の間を任意の方向に移動可能な可動部と、前記可動部の移動可能な範囲に配置される固定部と、前記可動部を、前記固定部から前記Ｘ軸方向に離れた第１の位置と、前記固定部から前記Ｚ軸方向に離れ、かつ前記第１の位置との間に前記固定部を挟む第２の位置との間を任意の方向に移動させて位置決めを行う駆動装置とを有する工作機械における前記駆動装置を制御する制御装置であって、
前記第１の位置と前記第２の位置との間の前記可動部の移動経路を、前記可動部が前記固定部に干渉せず、かつ前記移動経路が角部を有さず少なくとも部分的に弧線を有するように設定する処理部と、
前記処理部が設定した前記移動経路に沿って前記可動部が移動するように前記駆動装置を制御する駆動制御部と、
を有し、
前記処理部は、前記第２の位置にあるときの前記可動部のうち、前記Ｚ軸方向に関して前記固定部側に最も突出した点を通りかつ前記Ｘ軸に平行な直線と、前記Ｘ軸方向に関して前記可動部が前記第１の位置にあるときに前記固定部に最も近い前記可動部の端点を通りかつ前記Ｚ軸に平行な直線との交点である第１干渉チェックポイントと、前記固定部のうち、前記第２の位置にあるときの前記可動部側に前記Ｚ軸方向に関して最も突出した点を通りかつ前記Ｘ軸に平行な直線と、前記第１の位置にあるときの前記可動部に前記Ｘ軸方向に関して最も近い前記固定部の端点を通りかつ前記Ｚ軸に平行な直線との交点である第２干渉チェックポイントと、前記第２干渉チェックポイントを通りかつ前記Ｘ軸方向に延びる直線であるか、又は、前記Ｚ軸方向について前記第２干渉チェックポイントと前記第２の位置との間を通りかつ前記Ｘ軸方向に延びる直線である境界線上の、前記Ｘ軸方向に関して前記第１干渉チェックポイントと前記第２干渉チェックポイントとの間に位置する中継ポイントとを設定し、
前記駆動制御部は、前記処理部で設定した前記第１干渉チェックポイント、前記第２干渉チェックポイント及び前記中継ポイントに基づいて、前記可動部の前記第１干渉チェックポイントが前記中継ポイントを通るように前記可動部を移動させることを特徴とする、制御装置。
第１のワークを把持して回転する主軸を回動自在に支持する主軸台と、前記主軸の軸線に平行な軸線を有しかつ該主軸に対向配置されるとともに第２のワークを把持して回転する背面主軸を備え、前記主軸に把持された前記第１のワークに対して切削加工を施す１つ又は複数の第１の工具を備え、かつ前記主軸の軸線及び該軸線に直交する軸線から構成される２次元平面内の任意の位置の間を任意の方向に移動可能な背面主軸台と、前記背面主軸に把持された前記第２のワークに対して切削加工を施す１つ又は複数の第２の工具を備え、前記背面主軸台の移動範囲内に配置された固定刃物台と、前記背面主軸台を任意の位置及び方向に移動し位置決めを行う駆動装置と、を有する工作機械における前記駆動装置を制御する制御装置であって、
前記固定刃物台から前記背面主軸の軸線方向に垂直な方向に離れた第１の位置と、前記固定刃物台から前記背面主軸の軸線方向に離れ、かつ前記第１の位置との間に前記固定刃物台を挟む第２の位置との間の前記背面主軸台の移動経路を、該背面主軸台が前記固定刃物台に干渉せず、かつ前記移動経路が角部を有さず少なくとも部分的に弧線を有するように設定する処理部と、
前記処理部が設定した前記移動経路に沿って前記背面主軸台が移動するように前記駆動装置を制御する駆動制御部と、
を有し、
前記処理部は、前記第１の位置にあるときの前記背面主軸台の前記第１の工具のうち前記背面主軸の軸線方向について最大出量の工具の先端、又は前記背面主軸に把持された前記第２のワークの先端のうち、前記背面主軸の軸線方向について前記主軸台側に最も突出した点を通りかつ前記背面主軸の軸線に直交する直線と、該直交する直線方向に関して最も前記固定刃物台に近い前記背面主軸台の端点を通りかつ前記背面主軸の軸線に平行な直線との交点である第１干渉チェックポイントと、前記固定刃物台の前記第２の工具のうち前記背面主軸の軸線方向について最大出量の工具の先端を通りかつ前記背面主軸の軸線に直交する直線と、該直交する直線方向に関して最も前記第１の位置にあるときの前記背面主軸台に近い前記固定刃物台の端点を通りかつ前記背面主軸の軸線に平行な直線との交点である第２干渉チェックポイントと、前記第２干渉チェックポイントを通りかつ前記背面主軸の軸線に直交する直線であるか、又は、前記第２干渉チェックポイントと前記第２の位置との間を通りかつ前記背面主軸の軸線に直交する直線である境界線上の、前記Ｘ軸方向に関して前記第１干渉チェックポイントと前記第２干渉チェックポイントとの間に位置する中継ポイントとを設定し、
前記駆動制御部は、前記処理部で設定した前記第１干渉チェックポイント、前記第２干渉チェックポイント及び前記中継ポイントに基づいて、前記背面主軸台の前記第１干渉チェックポイントが前記中継ポイントを通るように前記背面主軸台を移動させることを特徴とする、制御装置。
前記処理部は、前記第２干渉チェックポイントを通りかつ前記背面主軸の軸線に直交する境界線を設定し、該境界線上に前記中継ポイントを設定する、請求項２に記載の制御装置。
前記処理部は、前記背面主軸台が前記第１の位置にあるときの前記第１干渉チェックポイントから前記背面主軸の軸線に平行に延びる直線と前記境界線との交点Ｓ２と、前記境界線上であって前記交点Ｓ２より前記第２干渉チェックポイントの直近かつ前記固定刃物台の外部の点Ｓ１と、前記点Ｓ１と前記交点Ｓ２との間の境界線上の中点Ｓ３との３点を設定し、次に、前記背面主軸台が前記第１の位置と前記第２の位置との間を移動するときに、前記第１干渉チェックポイントが前記３点のいずれかを通る３通りの動作をそれぞれ行い、そのとき計測された移動時間が最も短いときの前記３点のいずれかを前記中継ポイントとして設定し記憶する、請求項３に記載の制御装置。
前記移動経路が前記弧線に接続される直線部分をさらに有し、該直線部分は前記弧線との接続箇所における該弧線の接線に相当する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の制御装置。
前記移動経路の全体が弧線から形成される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の制御装置。
請求項１〜６のいずれか１項に記載の制御装置を備えた工作機械。
Ｚ軸及び該Ｚ軸に直交するＸ軸から構成される２次元平面内の任意の位置の間を任意の方向に移動可能な可動部と、前記可動部の移動可能な範囲に配置される固定部と、前記可動部を、前記固定部から前記Ｘ軸方向に離れた第１の位置と、前記固定部から前記Ｚ軸方向に離れ、かつ前記第１の位置との間に前記固定部を挟む第２の位置との間を任意の方向に移動させて位置決めを行う駆動装置とを有する工作機械における前記可動部の移動方法であって、
前記第１の位置と前記第２の位置との間の前記可動部の移動経路を、前記可動部が前記固定部に干渉せず、かつ前記移動経路が角部を有さず少なくとも部分的に弧線を有するように設定することと、
前記処理部が設定した前記移動経路に沿って前記可動部が移動するように前記駆動装置を制御することと、
を有し、
前記第２の位置にあるときの前記可動部のうち、前記Ｚ軸方向に関して前記固定部側に最も突出した点を通りかつ前記Ｘ軸に平行な直線と、前記Ｘ軸方向に関して前記可動部が前記第１の位置にあるときに前記固定部に最も近い前記可動部の端点を通りかつ前記Ｚ軸に平行な直線との交点である第１干渉チェックポイントを設定することと、
前記固定部のうち、前記第２の位置にあるときの前記可動部側に前記Ｚ軸方向に関して最も突出した点を通りかつ前記Ｘ軸に平行な直線と、前記第１の位置にあるときの前記可動部に前記Ｘ軸方向に関して最も近い前記固定部の端点を通りかつ前記Ｚ軸に平行な直線との交点である第２干渉チェックポイントを設定することと、
前記第２干渉チェックポイントを通りかつ前記Ｘ軸方向に延びる直線であるか、又は、前記Ｚ軸方向について前記第２干渉チェックポイントと前記第２の位置との間を通りかつ前記Ｘ軸方向に延びる直線である境界線上の、前記Ｘ軸方向に関して前記第１干渉チェックポイントと前記第２干渉チェックポイントとの間に位置する中継ポイントを設定することと、
前記処理部で設定した前記第１干渉チェックポイント、前記第２干渉チェックポイント及び前記中継ポイントに基づいて、前記可動部の前記第１干渉チェックポイントが前記中継ポイントを通るように前記可動部を移動させることと、
を有することを特徴とする、移動方法。