机床的控制装置以及控制方法与流程

1.本发明涉及机床的控制装置以及控制方法。


背景技术：

2.以往，在通过主轴与进给轴的同步运转进行攻丝加工的机床中，为了提高加工精度或缩短周期时间，提出了各种技术(例如，参照专利文献1)。专利文献1公开了一种能够以简单的结构进行最大限度地发挥主轴的加速能力的控制而缩短周期时间的控制装置。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开2016-78223号公报


技术实现要素：

6.发明所要解决的课题
7.在这样的机床的控制装置中，为了进一步缩短周期时间，期望进一步降低从路径的动作结束到下一个路径的动作开始为止的指令等待时间。
8.用于解决课题的手段
9.本公开的控制装置是对主轴与进给轴的同步运转进行控制的机床的控制装置，具备：数值控制部，其基于攻丝加工程序来生成主轴指令和进给轴指令；主轴控制部，其按照所述主轴指令来控制所述主轴的旋转动作；旋转检测部，其检测所述主轴的旋转位置；进给轴控制部，其基于所述旋转位置，按照所述进给轴指令来控制所述进给轴的进给动作。所述数值控制部具有：主轴指令输出部，其在从加工开始位置到目标位置以任意的次数进行切入动作和拉拔动作时，从所述攻丝加工程序取得所述切入动作和所述拉拔动作中的所述主轴的旋转量和最高转速，将所述主轴的所述旋转量和所述最高转速作为所述主轴指令发送给所述主轴控制部。所述主轴控制部具有：初始动作控制部，其将所述最高转速作为目标值，使所述主轴从所述加工开始位置向所述目标位置以最大限度地利用了驱动源的容许电流的最大能力进行加速旋转；最大加速度检测部，其在所述最大能力下的加速旋转中基于所述旋转位置来检测最大加速度；剩余旋转量检测部，其基于所述旋转量和所述旋转位置，检测从当前位置到所述目标位置为止的所述主轴的剩余旋转量；当前速度检测部，其基于所述旋转位置来检测所述主轴的当前速度；定位动作控制部，其在以所述最大能力进行加速旋转之后，基于所述最大加速度、所述剩余旋转量和所述当前速度，使所述主轴以与所述最大加速度对应的最大减速度来减速旋转并到达所述目标位置。
10.本公开的控制方法是对主轴与进给轴的同步运转进行控制的机床的控制方法，具备以下步骤：在从加工开始位置到目标位置以任意的次数进行切入动作和拉拔动作时，从攻丝加工程序取得所述切入动作和所述拉拔动作中的所述主轴的旋转量和最高转速的步骤；将所述最高转速作为目标值，使所述主轴从所述加工开始位置向所述目标位置以最大限度地利用了驱动源的容许电流的最大能力进行加速旋转的步骤；在所述最大能力下的加
速旋转中基于所述主轴的旋转位置反馈值来检测最大加速度的步骤；基于所述旋转量和所述旋转位置反馈值，检测从当前位置到所述目标位置为止的所述主轴的剩余旋转量的步骤；基于所述旋转位置反馈值来检测所述主轴的当前速度的步骤；在所述最大能力下的加速旋转之后，基于所述最大加速度、所述剩余旋转量和所述当前速度，使所述主轴以与所述最大加速度对应的最大减速度来减速旋转并到达所述目标位置的步骤。
11.发明效果
12.根据本发明，能够进一步降低指令等待时间。
附图说明
13.图1是表示控制装置的概要的图。
14.图2是针对第一实施方式的控制装置的攻丝加工进行说明的图。
15.图3是表示第一实施方式的控制装置的攻丝加工的处理的流程图。
16.图4是针对第二实施方式的控制装置的攻丝加工进行说明的图。
17.图5是表示第二实施方式的控制装置的攻丝加工的处理的流程图。
具体实施方式
18.以下，对本发明的实施方式的一例进行说明。图1是表示控制装置200的概要的图。如图1所示，控制装置200是在通过主轴101与进给轴105的同步运转进行攻丝加工的机床(例如车床、钻床、加工中心等)中，进给轴105一边考虑由攻丝加工程序500指定的螺距，一边控制以追随主轴101的旋转动作的方式进行动作的同步运转(所谓的主从动同步方式)的装置。
19.控制装置200具备数值控制部210、主轴控制部220、旋转检测部230、进给轴控制部240。
20.数值控制部210具备主轴指令输出部211、程序解释部212、进给轴指令输出部213。数值控制部210能够具有公知的cnc(computerized numerical control)装置的硬件结构。
21.主轴指令输出部211在攻丝加工开始之前，根据程序解释部212解释出的攻丝加工程序500的指令值，取得从加工开始位置(旋转位置)到目标螺纹深度(旋转位置)的期间的主轴101的总旋转量s和最高转速v，将这些总旋转量s和最高转速v作为主轴指令cs发送给主轴控制部220。
22.例如在攻丝加工程序500包含将主轴101的最高转速(在本例中为每1分钟的最大转速)v设为3000rev/min，并加工螺纹间距1.25mm、螺纹深度30mm的内螺纹的指令的情况下，从加工开始位置到目标螺纹深度的期间的主轴101的总旋转量s为30
÷
1.25＝24(rev)。因此，主轴指令输出部211将最高转速v＝3000(rev/min)和总旋转量s＝24(rev)通知给主轴控制部220。这样，主轴指令cs不包含用于使主轴101旋转运动至目标螺纹深度的位置指令和加减速指令。
23.另外，主轴指令输出部211在从加工开始位置到目标位置以任意的次数进行切入动作以及拉拔动作时，从攻丝加工程序500取得切入动作以及拉拔动作中的主轴101的旋转量s以及最高转速v。然后，主轴指令输出部211将主轴101的旋转量s以及最高转速v作为主轴指令发送至主轴控制部220。
24.具体而言，主轴指令输出部211在主轴控制部220开始主轴101的移动前，从攻丝加工程序500取得切入动作以及拉拔动作中的主轴的旋转量s以及最高转速v，并将主轴101的旋转量s以及最高转速v作为主轴指令发送到主轴控制部220。
25.另外，主轴控制部220根据从主轴指令输出部211发送来的作为旋转量s及最高转速v的主轴指令，先于来自数值控制部210的指令而开始主轴101的移动。
26.程序解释部212解释攻丝加工程序500。
27.进给轴指令输出部213按照程序解释部212的解释生成进给轴指令cf，向进给轴控制部240发送进给轴指令cf。
28.主轴控制部220具备初始动作控制部221、最大加速度检测部222、剩余旋转量检测部223、当前速度检测部224以及定位动作控制部225。
29.初始动作控制部221通过以从主轴指令输出部211发送来的最高转速v为目标值的速度控制，使主轴101从加工开始位置以最大限度地利用了驱动源的容许电流的最大能力进行加速旋转。
30.最大加速度检测部222在最大能力下的加速旋转中基于旋转位置fbs检测最大加速度a0(min-1
/s)。
31.剩余旋转量检测部223基于从主轴指令输出部211发送的总旋转量s和从旋转检测部230输出的旋转位置fbs，检测从当前位置(旋转位置)到目标螺纹深度为止的主轴101的剩余旋转量sr(rev)。
32.当前速度检测部224基于从旋转检测部230输出的旋转位置fbs，检测主轴101的当前速度vc(min-1
)。在当前速度vc达到最高转速v时，使主轴101的旋转从加速旋转设为最高转速v的旋转。
33.定位动作控制部225在最大能力下的加速旋转之后，基于最大加速度a0、剩余旋转量sr、当前速度vc，执行用于使主轴101以与最大加速度对应的最大减速度来减速旋转并到达目标螺纹深度的位置控制。
34.在一实施方式中，定位动作控制部225能够构成为使主轴101以与最大加速度对应的最大减速度减速旋转，并且在目标螺纹深度停止。另外，在一实施方式中，定位动作控制部225也可以构成为，不使主轴101在目标螺纹深度停止(即，不使加速度为零)，以与减速旋转中的最大减速度a0(负值)相同的逆旋转的加速度a0(负值)使主轴101加速逆旋转到预先确定的旋转位置。
35.另外，主轴控制部220使用旋转检测部230检测出的主轴101的旋转位置fbs(即反馈值)，通过一般的反馈控制将转矩指令值发送至主轴101，控制主轴101的旋转动作。
36.旋转检测部230能够根据检测主轴101的动作位置的编码器等位置检测器102的输出来取得旋转位置fbs。
37.进给轴控制部240按照从进给轴指令输出部213发送的进给轴指令cf，除了使用来自检测进给轴105的动作位置的编码器等位置检测器102的进给位置的反馈值之外，还使用主轴101的旋转位置fbs，通过反馈控制来控制追随主轴101的动作的进给轴105的进给动作。此外，进给轴控制部240相对于工件使进给轴105相对于z方向直线进给。但是，也可以还具备对使工件或工具相对于x轴方向及y轴方向进行进给动作的2个进给轴进行控制的2个进给轴控制部。
38.在主轴控制部220控制从主轴的加工开始位置到目标螺纹深度的旋转动作的期间，进给轴控制部22使用主轴101的旋转位置fbs，以使进给轴105追随主轴12的动作的方式进行控制而进行进给动作。数值控制部210在主轴控制部220执行攻丝加工处理的期间，监视从主轴控制部220通知的剩余旋转量sr，在剩余旋转量sr成为第一预定值(接近零的极小值)以下时，判断为攻丝加工达到了目标螺纹深度。
39.＜第一实施方式＞
40.图2是对第一实施方式的控制装置200的攻丝加工进行说明的图。
41.控制装置200通过从加工开始位置到目标位置(孔底)以任意的次数进行切入动作以及拉拔动作来进行攻丝加工。
42.如图2所示，主轴控制部220通过主轴101的旋转量s0和最高转速v0进行从攻丝加工开始位置到第一目标位置的切入动作。
43.接着，主轴控制部220通过主轴101的旋转量s1和最高转速v1进行从切入动作结束的第一目标位置到第二目标位置的拉拔动作。
44.接着，主轴控制部220通过主轴101的旋转量s3和最高转速v0进行从拉拔动作结束的第二目标位置到第三目标位置的切入动作。
45.这样，攻丝加工通过反复进行切入动作和拉拔动作来进行，最终主轴101到达目标位置(孔底)。此外，在图2所示的例子中，切入动作中的最高转速为v0，拉拔动作中的最高转速为v1。
46.图3是表示第一实施方式的控制装置200的攻丝加工的处理的流程图。
47.在步骤s1中，主轴指令输出部211在主轴控制部220进行的主轴101的旋转控制前，从攻丝加工程序500取得切入动作以及拉拔动作中的主轴101的旋转量s0、s1、s2
…
以及最高转速v0、v1。然后，主轴指令输出部211将切入动作及拉拔动作中的主轴101的旋转量s0、s1、s2
…
及最高转速v0、v1作为主轴指令发送至主轴控制部220。
48.在步骤s2中，主轴控制部220将主轴101的旋转量s0以及最高转速v0作为主轴指令，开始主轴101的移动。
49.在步骤s3中，主轴控制部220通过主轴101的旋转量s0和最高转速v0从攻丝加工开始位置到第一目标位置进行切入动作。
50.在步骤s4中，主轴控制部220判定主轴101是否完成了旋转量s0的移动。在主轴101完成了旋转量s0的移动的情况下(是)，处理转移到步骤s5。在主轴101未完成旋转量s0的移动的情况下(否)，处理返回步骤s3。
51.在步骤s5中，在步骤3中的切入动作结束后、即旋转量s0的移动结束后，主轴控制部220将从主轴指令输出部211发送的旋转量s1及最高转速v1作为主轴指令，先于来自数值控制部210的指令而开始主轴101的移动。
52.在步骤s6中，主轴控制部220通过主轴101的旋转量s1和最高转速v1从切入动作结束的第一目标位置到第二目标位置进行拉拔动作。
53.在步骤s7中，主轴控制部220判定主轴101是否完成了旋转量s1的移动。在主轴101完成了旋转量s1的移动的情况下(是)，处理进入步骤s8。在主轴101未完成旋转量s1的移动的情况下(否)，处理返回步骤s6。
54.在步骤s8中，在步骤6中的拉拔动作结束后、即旋转量s1的移动结束后，主轴控制
部220将从主轴指令输出部211发送的旋转量s2及最高转速v0作为主轴指令，先于来自数值控制部210的指令而开始主轴101的移动。
55.在步骤s9中，主轴控制部220通过主轴101的旋转量s2和最高转速v0从拉拔动作结束的第二目标位置到第三目标位置进行切入动作。
56.并且，对于处理来说，直到主轴101到达孔底为止，反复进行与步骤s3到步骤s9相同的处理，然后处理转移到步骤s10。
57.在步骤s10中，在主轴101到达孔底之后，主轴控制部220将从主轴指令输出部211发送来的旋转量sn以及最高转速v1作为主轴指令，开始主轴101向攻丝加工开始位置的移动。
58.在步骤s11中，主轴控制部220通过主轴101的旋转量sn及最高转速v1从孔底到攻丝加工开始位置进行拉拔动作。
59.并且，主轴控制部220判定主轴101是否向攻丝加工开始位置移动完成。在主轴101向攻丝加工开始位置移动完成的情况下(是)，然后处理结束。在主轴101未向攻丝加工开始位置移动完成的情况下(否)，处理重复步骤s11。
60.＜第二实施方式＞
61.接着，对第二实施方式的控制装置200的攻丝加工的处理进行说明。
62.第二实施方式在切入动作或拉拔动作中变更旋转量及最高转速这一点与第一实施方式不同。
63.具体而言，主轴101的旋转量及最高转速在切入动作或拉拔动作中的预定位置被变更。
64.然后，主轴指令输出部211从攻丝加工程序500取得主轴101的变更前的第一旋转量、变更后的第二旋转量、变更前的第一最高转速以及变更后的第二最高转速。然后，主轴指令输出部211将第一旋转量、第二旋转量、第一最高转速及第二最高转速作为主轴指令发送至主轴控制部220。
65.更具体而言，主轴101的旋转量及最高转速在拉拔动作后的切入动作中的预定位置被变更，预定位置也可以是之前的拉拔动作中的目标位置。在此，在拉拔动作后的切入动作中，控制装置200从拉拔动作的目标位置(到达位置)开始切入动作。
66.进行拉拔动作的部分已经加工完毕，因此，工具描画加工完成的部分，切入动作成为无负荷加工。因此，加工完毕的部分中的主轴101的最高转速能够设为比切削速度快的速度，能够进一步缩短周期时间。
67.另外，主轴101的旋转量及最高转速也可以在切入动作后的拉拔动作中的预定位置被变更。
68.图4是对第二实施方式的控制装置200的攻丝加工进行说明的图。如图4所示，主轴控制部220通过主轴101的旋转量s0和最高转速v0从攻丝加工开始位置到第一目标位置进行切入动作。
69.接着，主轴控制部220通过主轴101的旋转量s1和最高转速v1从切入动作结束后的第一目标位置到第二目标位置进行拉拔动作。
70.接着，主轴控制部220通过主轴101的旋转量s2和最高转速v1从拔出动作结束后的第二目标位置到切入动作结束的第一目标位置进行切入动作。
71.进而，主轴控制部220通过主轴101的旋转量s3和最高转速v0从第一目标位置到第三目标位置进行切入动作。
72.这样，通过利用旋转量s2和最高转速v1进行从已经完成了切入的第二目标位置到第一目标位置的切入动作，由此能够以比实际的切入动作中的最高转速v0快的速度移动主轴101。
73.这样的攻丝加工通过反复进行切入动作和拉拔动作来进行，最终主轴101到达目标螺纹深度(孔底)。
74.图5是表示第二实施方式的控制装置200的攻丝加工处理的流程图。
75.在步骤s21中，主轴指令输出部211在主轴控制部220开始主轴101的旋转控制前，在主轴控制部220开始主轴101的旋转控制前，从攻丝加工程序500取得切入动作以及拉拔动作中的主轴101的旋转量s0、s1、s2、s3
…
以及最高转速v0、v1。然后，主轴指令输出部211将切入动作及拉拔动作中的主轴101的旋转量s0、s1、s2、s3
…
及最高转速v0、v1作为主轴指令发送至主轴控制部220。
76.在步骤s22中，主轴控制部220将主轴101的旋转量s0以及最高转速v0作为主轴指令，开始主轴101的移动。
77.在步骤s23中，主轴控制部220通过主轴101的旋转量s0和最高转速v0从攻丝加工开始位置到第一目标位置进行切入动作。
78.在步骤s24中，主轴控制部220判定主轴101是否完成了旋转量s0的移动。在主轴101完成了旋转量s0的移动的情况下(是)，处理转移到步骤s25。在主轴101未完成旋转量s0的移动的情况下(否)，处理返回到步骤s23。
79.在步骤s25中，在步骤13中的切入动作结束后、即旋转量s0的移动结束后，主轴控制部220将从主轴指令输出部211发送的旋转量s1及最高转速v1作为主轴指令，先于来自数值控制部210的指令而开始主轴101的移动。
80.在步骤s26中，主轴控制部220通过主轴101的旋转量s1和最高转速v1从切入动作结束的第一目标位置到第二目标位置进行拉拔动作。
81.在步骤s27中，主轴控制部220判定主轴101是否完成了旋转量s1的移动。在主轴101完成了旋转量s1的移动的情况下(是)，处理进入步骤s28。在主轴101未完成旋转量s1的移动的情况下(否)，处理返回步骤s26。
82.在步骤s28中，在步骤16中的拉拔动作结束后、即旋转量s1的移动结束后，主轴控制部220将从主轴指令输出部211发送的旋转量s2及最高转速v1、以及旋转量s3及最高转速v0作为主轴指令，先于来自数值控制部210的指令而开始主轴101的移动。
83.在步骤s29中，主轴控制部220通过主轴101的旋转量s2和最高转速v1从拔出动作结束的第二目标位置到切入动作结束后的第一目标位置进行切入动作。
84.进而，主轴控制部220通过主轴101的旋转量s3和最高转速v0从第一目标位置到第三目标位置进行切入动作。
85.并且，对于处理来说，直到主轴101到达孔底为止，反复进行与步骤s23到步骤s29相同的处理，然后处理转移到步骤s30。
86.在步骤s30中，在主轴101到达孔底之后，主轴控制部220将从主轴指令输出部211发送来的旋转量sn以及最高转速v1作为主轴指令，开始主轴101向攻丝加工开始位置的移
动。
87.在步骤s31中，主轴控制部220通过主轴101的旋转量sn及最高转速v1从孔底至攻丝加工开始位置进行拉拔动作。
88.然后，主轴控制部220判定主轴101是否完成向攻丝加工开始位置的移动。在主轴101向攻丝加工开始位置的移动完成的情况下(是)，处理之后结束。在主轴101向攻丝加工开始位置移动未完成的情况下(否)，处理重复步骤s31。
89.如以上说明的那样，根据所述实施方式，机床的控制装置200具备：数值控制部210，其基于攻丝加工程序500生成主轴指令以及进给轴指令；主轴控制部220，其根据主轴指令来控制主轴101的旋转动作；旋转检测部230，其检测主轴101的旋转位置；以及进给轴控制部240，其基于旋转位置，按照进给轴指令来控制进给轴的进给动作。数值控制部210具有：主轴指令输出部211，其在从加工开始位置到目标位置以任意的次数进行切入动作和拉拔动作时，从攻丝加工程序500取得切入动作和拉拔动作中的主轴101的旋转量和最高转速，并将主轴101的旋转量和最高转速作为主轴指令发送到主轴控制部220。
90.由此，主轴控制部220通过使用事先发送的主轴101的旋转量及最高转速，能够在切入动作或拉拔动作结束后，开始接下来的拉拔动作或切入动作中的主轴101的移动。因此，控制装置200能够进一步降低主轴控制部220中的指令等待时间。因此，控制装置200能够缩短攻丝加工的周期时间。
91.另外，主轴指令输出部211在主轴控制部220开始主轴101的移动前，从攻丝加工程序500取得切入动作和拉拔动作中的主轴101的旋转量和最高转速，并将主轴101的旋转量和最高转速作为主轴指令发送到主轴控制部220。
92.由此，主轴控制部220在主轴101的移动开始前，通过取得主轴101的旋转量及最高转速，在切入动作或拉拔动作结束后，能够开始下一个拉拔动作或切入动作中的主轴101的移动。因此，控制装置200能够进一步降低主轴控制部220中的指令等待时间。
93.另外，主轴控制部220将从主轴指令输出部211发送的旋转量及最高转速作为主轴指令，先于来自数值控制部210的指令而开始主轴101的移动。由此，控制装置200能够进一步降低主轴控制部220中的指令等待时间。
94.另外，主轴101的旋转量及最高转速在切入动作或拉拔动作中的规定的位置被变更。主轴指令输出部211从攻丝加工程序500取得主轴101变更前的第一旋转量、变更后的第二旋转量、变更前的第一最高转速以及变更后的第二最高转速。然后，主轴指令输出部211将第一旋转量、第二旋转量、第一最高转速及第二最高转速作为主轴指令发送至主轴控制部220。
95.由此，控制装置200通过在切入动作或拉拔动作中变更主轴101的旋转量及最高转速，能够进一步缩短攻丝加工的周期时间。
96.另外，主轴101的旋转量及最高转速在拉拔动作后的切入动作中的预定位置被变更，预定位置是之前的所述拉拔动作中的目标位置。由此，控制装置200通过在拉拔动作后的切入动作中变更主轴101的旋转量以及最高转速，能够进一步缩短攻丝加工的周期时间。
97.以上，对本发明的实施方式进行了说明，但所述的控制装置200能够通过硬件、软件或者它们的组合来实现。另外，由所述的控制装置200进行的控制方法也能够通过硬件、软件或者它们的组合来实现。在此，通过软件实现是指通过计算机读入程序并执行来实现。
98.程序可以使用各种类型的非暂时性的计算机可读介质(non-transitory computer readable medium)来保存，并提供给计算机。非暂时性计算机可读介质包括各种类型的有形存储介质(tangible storage medium)。非暂时性的计算机可读介质的例子包括磁记录介质(例如，硬盘驱动器)、光磁记录介质(例如，光磁盘)、cd-rom(read only memory：只读存储器)、cd-r、cd-r/w、半导体存储器(例如，掩模rom、prom(programmable rom：可编程rom)、eprom(erasable prom：可擦除prom)、闪存rom、ram(random access memory：随机存取存储器))。
99.另外，上述的各实施方式是本发明的优选实施方式，但并非仅对上述各实施方式限定本发明的范围。能够以在不脱离本发明的主旨的范围内实施了各种变更的方式来实施。
100.附图标记说明
101.200控制装置
102.210数值控制部
103.211主轴指令输出部
104.212程序解释部
105.213进给轴指令输出部
106.220主轴控制部
107.221初始动作控制部
108.222旋转量检测部
109.223剩余旋转量检测部
110.224当前速度检测部
111.225定位动作控制部
112.230旋转检测部
113.240进给轴控制部。