專利名稱：機(jī)床的移動(dòng)控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)床的移動(dòng)控制裝置，例如在刀架上并列設(shè)置著多個(gè)工具的車床等 機(jī)床中，使刀架與工件在相互交叉的二軸方向上相對(duì)移動(dòng)，從而切換工件加工所使用的 工具。
背景技術(shù)：
以往，在如上所述的車床等機(jī)床中，在切換加工所使用的工具時(shí)，采用了例如如圖 32以及圖33所示的移動(dòng)控制方法。即，在所述機(jī)床中，并列設(shè)置著多個(gè)車刀等工具82A、 82B、 82C的刀架81，可以沿著工具82A 82C的進(jìn)退方向即X軸方向以及工具82A 82C的并列設(shè)置方向即Y軸方向，對(duì)應(yīng)于工件W而移動(dòng)。并且，例如當(dāng)使用工具82A 對(duì)工件W進(jìn)行的加工結(jié)束后，跳過刀尖突出的工具82B，而切換為工具82C的情況下， 首先，如圖32(a)所示，將刀架81定位在第一位置Pl,所述第一位置Pl即工具82A 的刀尖相對(duì)于工件W的外周面具有特定縫隙Cl。
之后，如圖32(b)所示，在X軸方向上移動(dòng)刀架81，并將所述刀架81定位在第 二位置P2，所述第二位置P2即被跳過的工具82B的刀尖相對(duì)于工件W的外周面具有 特定縫隙C1。在Y軸方向上移動(dòng)刀架81的情況下，所述第二位置P2是可以避免最突 出的工具82B與工件W干擾的經(jīng)由位置。接著，如圖32(c)所示，刀架81—邊跳過 工具82B—邊在Y軸方向上移動(dòng)，并定位在第三位置P3，所述第三位置P3即工具82C 的刀尖位于通過工件W中心的X軸方向上的延長(zhǎng)線上。而且，如圖32(d)所示，使刀 架81在X軸方向上前進(jìn)移動(dòng)，并定位在第四位置P4，所述第四位置P4即工具82C的 刀尖相對(duì)于工件W的外周面具有特定縫隙Cl。
然而，所述以往的移動(dòng)控制方法中存在如下問題刀架81在第二位置P2以及第三 位置P3，在X軸方向與Y軸方向之間一邊伴隨停止而一邊轉(zhuǎn)換移動(dòng)方向，因此在工具 切換動(dòng)作時(shí)的刀架81的移動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)。即，如圖33以及圖34的實(shí)線所示，將第一位 置Pl與第二位置P2之間的移動(dòng)時(shí)間設(shè)為tll，將第二位置P2與第三位置P3之間的移 動(dòng)時(shí)間設(shè)為tl2,并將第三位置P3與第四位置P4之間的移動(dòng)時(shí)間設(shè)為t13，則用于工具
交換的移動(dòng)時(shí)間t0即便最短，也是Ul + tl2 + tl3。
另一方面，在專利文獻(xiàn)1中記載了一種工具的移動(dòng)控制方法，即在特定時(shí)段內(nèi)使工 具在二軸方向上重疊移動(dòng)，由此來縮短移動(dòng)時(shí)間。此外，在專利文獻(xiàn)2中記載了一種工 具的移動(dòng)控制方法，即在更換工具時(shí)，在工具從當(dāng)前位置移動(dòng)到工具更換位置的期間， 設(shè)定接近位置，所述接近位置用來使所述工具避免與其他構(gòu)件干擾而通過，在所述接近 位置不停止所述工具在兩個(gè)方向上的快進(jìn)移動(dòng)而重疊進(jìn)行移動(dòng)，從而縮短移動(dòng)時(shí)間。
而且，在專利文獻(xiàn)3中記載了一種移動(dòng)體的移動(dòng)控制方法，即利用第一軸驅(qū)動(dòng)裝置， 使移動(dòng)體以快進(jìn)速度移動(dòng)到用來避免與其他構(gòu)件干擾的方向轉(zhuǎn)換點(diǎn)為止，在所述移動(dòng)體 到達(dá)方向轉(zhuǎn)換點(diǎn)時(shí)之后，在第二軸驅(qū)動(dòng)裝置的移動(dòng)時(shí)間內(nèi)，以第一軸驅(qū)動(dòng)裝置的最大加 減速度以下的加減速度，緩慢地移動(dòng)同一移動(dòng)體，從而縮短移動(dòng)時(shí)間。
專利文獻(xiàn)1日本專利特開平9-262742號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)2日本專利特開平11-104934號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)3日本專利特開2006-24174號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
然而，在所述多個(gè)以往的移動(dòng)控制方法中存在如下問題。
艮卩，在專利文獻(xiàn)1中雖然記載了使工具在二軸方向重疊并同時(shí)移動(dòng)的方法，但是并 未提出使工具根據(jù)工件等與其他構(gòu)件不干擾的移動(dòng)路徑的設(shè)定而移動(dòng)的方法。因此，當(dāng) 在圖32所示的工具切換中應(yīng)用所述專利文獻(xiàn)1中記載的方法時(shí)，在工具的切換移動(dòng)時(shí) 工具與工件等其他構(gòu)件可能會(huì)干擾。
此外，專利文獻(xiàn)2中記載的方法中，當(dāng)實(shí)際上重疊所述工具在兩個(gè)方向上快進(jìn)移動(dòng) 時(shí)，移動(dòng)路徑在接近位置附近彎曲，工具不會(huì)準(zhǔn)確地通過接近位置。為了使工具準(zhǔn)確地 通過接近位置，而不與其他構(gòu)件干擾，必須在接近位置暫時(shí)停止兩個(gè)方向上的快進(jìn)移動(dòng) 而進(jìn)行轉(zhuǎn)換，所以無法縮短移動(dòng)時(shí)間。
而且，在專利文獻(xiàn)3中記載的方法中，移動(dòng)體雖然同時(shí)在二軸方向上移動(dòng)，但是所 述移動(dòng)體是在直線狀移動(dòng)路徑的外側(cè)區(qū)域，按照?qǐng)A弧狀凸起的軌跡而繞遠(yuǎn)移動(dòng)。因此， 移動(dòng)體的移動(dòng)沖程增大，需要廣闊的移動(dòng)空間。
本發(fā)明是著眼于這些以往技術(shù)中所存在的問題開發(fā)而成的。其目的在于提供一種機(jī) 床的移動(dòng)控制裝置，在切換加工所使用的工具時(shí)，刀架與工件不會(huì)干擾，可以在短時(shí)間 內(nèi)沿著短移動(dòng)路徑而相對(duì)移動(dòng)。 [解決問題的技術(shù)手段]
為了實(shí)現(xiàn)所述目的，第一發(fā)明是一種機(jī)床的移動(dòng)控制裝置，所述機(jī)床包括刀架， 并列設(shè)置著多個(gè)加工工件外周的工具；以及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過使工件或刀架中一者或兩者 在第一軸方向以及與所述第一軸交叉的第二軸方向上移動(dòng)，來使所述刀架與工件之間產(chǎn)生 相對(duì)移動(dòng)，并且通過使所述第一軸方向以及所述第二軸方向上的移動(dòng)重疊，而使工件沿著刀 架周圍而相對(duì)移動(dòng)；且所述工具的切換是通過所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)作而進(jìn)行，所述機(jī)床的 移動(dòng)控制裝置的特征在于包括邊界圓弧設(shè)定機(jī)構(gòu)，其設(shè)定移動(dòng)邊界圓弧，以使所述移 動(dòng)邊界圓弧與所述第一軸以及第二軸內(nèi)切，且使工件軸心或者工件前端中央通過距接近 所述兩軸的工具角部隔著所述工件的半徑長(zhǎng)度的位置；以及控制機(jī)構(gòu)，控制所述驅(qū)動(dòng)機(jī) 構(gòu)，以使在所述工具的切換動(dòng)作中，使所述工件沿著刀架周圍，從所述第一軸上通過所 述移動(dòng)邊界圓弧外側(cè)的移動(dòng)軌跡，而向第二軸上相對(duì)移動(dòng)。
此處，工件對(duì)象是圓柱狀、六角柱形狀、八角柱形狀等、棒狀物，六角柱形狀、八 角柱形狀等角柱形狀的工件，是作為具備通過所述工件外周的邊角頂點(diǎn)的圓周的圓柱形 狀的工件而處理。因此，例如八角形狀的工件的半徑，表示從所述工件中心到邊角頂點(diǎn) 的距離。
根據(jù)本發(fā)明，在進(jìn)行加工所使用的工具的切換動(dòng)作之前，在第一軸與第二軸的相對(duì) 移動(dòng)的重疊部，設(shè)定工件與刀架不干擾而可相對(duì)移動(dòng)的移動(dòng)邊界圓弧。并且，在進(jìn)行工 具的切換動(dòng)作時(shí)，工件的相對(duì)移動(dòng)軌跡沿著刀架周圍，從第一軸上通過移動(dòng)邊界圓弧外 側(cè)的移動(dòng)軌跡，而向第二軸上形成。因此，在切換工具時(shí)，刀架與工件不會(huì)干擾，而且 可以沿著短移動(dòng)路徑而在短時(shí)間內(nèi)使工件相對(duì)移動(dòng)。由此，可以在短時(shí)間內(nèi)切換刀架上 的工具與工件的對(duì)應(yīng)位置，從而可以提高機(jī)床的生產(chǎn)性。
第二發(fā)明根據(jù)第一發(fā)明，其特征在于所述邊界圓弧機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)多個(gè)工具的各角部而 設(shè)定移動(dòng)邊界圓弧，并且從多個(gè)移動(dòng)邊界圓弧中選擇弧徑最小的移動(dòng)邊界圓弧，并設(shè)定 所選擇的移動(dòng)邊界圓弧。
因此，在第二發(fā)明中，設(shè)定了弧徑最小的移動(dòng)邊界圓弧，換而言之，設(shè)定了距離工 具角部最遠(yuǎn)的移動(dòng)邊界圓弧，因此可以更準(zhǔn)確地避免工件與工具的干擾。
第三發(fā)明根據(jù)第一或第二發(fā)明，其特征在于所述邊界圓弧設(shè)定機(jī)構(gòu)設(shè)定移動(dòng)邊界 圓弧，以使所述移動(dòng)邊界圓弧與所述第一軸以及第二軸內(nèi)切，并且與以工具接近所述兩 軸一側(cè)的角部為中心、以所述工件的半徑畫出的圓弧外切。
第三發(fā)明是通過刀架上的工具而對(duì)工件外周實(shí)施加工，當(dāng)工件的軸線在工具的進(jìn)退 方向以及與并列設(shè)置方向正交的方向上延長(zhǎng)配置的情況下適用。
第四發(fā)明根據(jù)第三發(fā)明，其特征在于設(shè)置距離計(jì)算機(jī)構(gòu)，當(dāng)所述工件在第一軸上 以及第二軸上相對(duì)移動(dòng)時(shí)，計(jì)算工具與各軸上的工件外周面之間的相隔距離，當(dāng)將工件 的半徑設(shè)為W，將通過所述距離計(jì)算機(jī)構(gòu)而計(jì)算出的工具與第一軸上的工件的相隔距離 設(shè)為a，并將工具與第二軸上的工件的相隔距離設(shè)為b時(shí)，所述邊界圓弧設(shè)定機(jī)構(gòu)根據(jù) 數(shù)1的式子而計(jì)算移動(dòng)邊界圓弧的半徑Rl，而且所述控制機(jī)構(gòu)控制所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，以 使在工具的切換動(dòng)作中，使工件從第一軸上向第二軸上移動(dòng)的移動(dòng)軌跡位于所述半徑 Rl的圓弧外側(cè)。
因此，根據(jù)第四發(fā)明，在設(shè)定所述移動(dòng)邊界圓弧時(shí)，可以根據(jù)數(shù)1的式子適當(dāng)?shù)赜?jì)
算所述圓弧的半徑R1。
第五發(fā)明根據(jù)第一或第二發(fā)明，其特征在于所述邊界圓弧設(shè)定機(jī)構(gòu)設(shè)定移動(dòng)邊界
圓弧，以使所述移動(dòng)邊界圓弧與所述第一軸以及第二軸內(nèi)切，并且通過距所述工具接近 所述兩軸一側(cè)的角部隔著在工具并列設(shè)置方向上相當(dāng)于所述工件的半徑的間隔的位置。 第五發(fā)明是通過刀架上的工具而對(duì)工件端面實(shí)施加工，當(dāng)工件的軸線在與工具的進(jìn) 退方向平行的方向上延長(zhǎng)配置的情況下適用。
第六發(fā)明根據(jù)第五發(fā)明，其特征在于設(shè)置距離計(jì)算機(jī)構(gòu)，當(dāng)所述工件在第一軸上 以及第二軸上相對(duì)移動(dòng)的情況下，計(jì)算出工具與工具并列設(shè)置方向上其中一個(gè)軸上的工 件外周面之間的相隔距離、以及所述工具與工具進(jìn)退方向上的另一軸之間的相隔距離， 當(dāng)將工件的半徑設(shè)為W，將通過所述距離計(jì)算機(jī)構(gòu)而計(jì)算出的工具與其中一個(gè)軸上的工
件之間的相隔距離設(shè)為a，并將工具與另一個(gè)軸之間的相隔距離設(shè)為b時(shí)，所述邊界圓 弧設(shè)定機(jī)構(gòu)根據(jù)數(shù)2的式子而計(jì)算出移動(dòng)邊界圓弧的半徑R2,且所述控制機(jī)構(gòu)控制所 述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，以使在工具的切換動(dòng)作中，使工件從第一軸上向第二軸上移動(dòng)的移動(dòng)軌跡 位于所述半徑R2的圓弧外側(cè)。
因此，根據(jù)第六發(fā)明，在設(shè)定所述移動(dòng)邊界圓弧時(shí)，可以根據(jù)數(shù)2的式子而適當(dāng)?shù)?計(jì)算出所述圓弧的半徑R2。
第七發(fā)明根據(jù)第一 第六發(fā)明中任一項(xiàng)所述的發(fā)明，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在 使工件相對(duì)于刀架而向兩個(gè)軸方向重疊相對(duì)移動(dòng)時(shí)，是通過快進(jìn)而進(jìn)行所述向兩個(gè)軸方 向的相對(duì)移動(dòng)，且所述控制機(jī)構(gòu)控制所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，以使在已設(shè)定的時(shí)間開始執(zhí)行重疊 移動(dòng)。
因此，在第七發(fā)明中，在沿著第一軸的方向的移動(dòng)過程中， 一邊按照已設(shè)定的移動(dòng) 開始時(shí)間使工件在第二軸方向上相對(duì)移動(dòng)，而畫出基于移動(dòng)邊界圓弧的近似圓弧軌跡一 邊快進(jìn)。由此，工件的相對(duì)移動(dòng)可以沿著刀架與工件不會(huì)干擾的移動(dòng)路徑，通過快進(jìn)而
在短時(shí)間實(shí)現(xiàn)。因此，可以提高機(jī)床的生產(chǎn)性。
第八發(fā)明根據(jù)第七發(fā)明，其特征在于包括第一計(jì)算機(jī)構(gòu)，計(jì)算出相對(duì)于所述邊界 圓弧的多個(gè)切線、與各切線的交點(diǎn)；以及第二計(jì)算機(jī)構(gòu)，計(jì)算從所述重疊移動(dòng)開始，所 述相對(duì)移動(dòng)的移動(dòng)軌跡分別到達(dá)通過交點(diǎn)的與所述第一軸平行的第一軸方向線以及與 第二軸平行的第二軸方向線的第一時(shí)間及第二時(shí)間；且所述時(shí)間設(shè)定機(jī)構(gòu)在所述第二時(shí) 間小于第一時(shí)間的情況下，以至少兩個(gè)時(shí)間相等的方式來延遲相對(duì)移動(dòng)的重疊移動(dòng)開始 時(shí)間。
因此，根據(jù)第八發(fā)明，可以根據(jù)第一、第二計(jì)算機(jī)構(gòu)的計(jì)算結(jié)果，來判斷工件的相 對(duì)移動(dòng)軌跡是否通過位于移動(dòng)邊界圓弧外側(cè)的交點(diǎn)內(nèi)側(cè)，在所述相對(duì)移動(dòng)軌跡通過交點(diǎn) 內(nèi)側(cè)的情況下，通過時(shí)間設(shè)定機(jī)構(gòu)，以使所述移動(dòng)軌跡位于交點(diǎn)外側(cè)的方式進(jìn)行修正。 如上所述，可以適當(dāng)?shù)卦O(shè)定重疊移動(dòng)開始時(shí)間。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，在切換加工所使用的工具時(shí)，可以沿著刀架與工件不會(huì)干 擾的短移動(dòng)路徑，在短時(shí)間內(nèi)相對(duì)移動(dòng)，因此可以實(shí)現(xiàn)機(jī)床的高生產(chǎn)性。


圖1是表示具備第一實(shí)施形態(tài)的移動(dòng)控制裝置的機(jī)床的主要部分立體圖。 圖2是表示圖1的移動(dòng)控制裝置的電路構(gòu)成的方框圖。
圖3 (a)、圖3 (b)分別表示第一實(shí)施形態(tài)的移動(dòng)控制裝置中、進(jìn)行工具的切換動(dòng) 作時(shí)的移動(dòng)邊界圓弧的說明圖。
圖4是表示同一移動(dòng)控制裝置中的工具的切換動(dòng)作時(shí)的控制程序的流程圖。
圖5是表示圖4的流程圖中的Sl動(dòng)作的說明圖。
圖6是表示圖4的流程圖中的S2動(dòng)作的說明圖。
圖7是表示圖4的流程圖中的S3動(dòng)作的說明圖。
圖8是表示圖4的流程圖中的S4動(dòng)作的說明圖。
圖9是表示圖4的流程圖中的S5動(dòng)作的說明圖。
圖10是表示圖4的流程圖中的S7動(dòng)作的說明圖。
圖11是表示圖4的流程圖中的S8動(dòng)作的說明圖。
圖12是表示圖4的流程圖中的S9動(dòng)作的說明圖。
圖13是表示圖4的流程圖中的S13動(dòng)作的說明圖。
圖14是表示圖4的流程圖中的近似圓弧控制的子程序的流程圖。
圖15是表示圖14的近似圓弧控制中、重疊移動(dòng)開始時(shí)間與近似圓弧軌跡的關(guān)系的 簡(jiǎn)圖。
圖16是表示移動(dòng)邊界圓弧與近似圓弧軌跡的關(guān)系的簡(jiǎn)圖。
圖17 (a) 圖17 (d)是表示設(shè)定重疊移動(dòng)開始時(shí)間時(shí)、移動(dòng)邊界圓弧與近似圓 弧的關(guān)系的簡(jiǎn)圖。
圖18 (a)、圖18 (b)是表示設(shè)定重疊移動(dòng)開始時(shí)間時(shí)的第一時(shí)間與第二時(shí)間的關(guān) 系的簡(jiǎn)圖。
圖19 (a)、圖19 (b)是分別表示第二實(shí)施形態(tài)的移動(dòng)控制裝置中、工具的切換動(dòng) 作時(shí)的移動(dòng)邊界圓弧的說明圖。
圖20是表示第二實(shí)施形態(tài)的移動(dòng)控制裝置中的工具的切換動(dòng)作時(shí)的控制程序的流 程圖。
圖21是表示圖20的流程圖中的S101動(dòng)作的說明圖。 圖22是表示圖20的流程圖中的S102動(dòng)作的說明圖。 圖23是表示圖20的流程圖中的S103動(dòng)作的說明圖。 圖24是表示圖20的流程圖中的S104動(dòng)作的說明圖。 圖25是表示圖20的流程圖中的S106動(dòng)作的說明圖。 圖26是表示圖20的流程圖中的S108動(dòng)作的說明圖。 圖27是表示圖20的流程圖中的S109動(dòng)作的說明圖。 圖28是表示圖20的流程圖中的S110動(dòng)作的說明圖。 圖29是表示圖20的流程圖中的S114動(dòng)作的說明圖。
圖30是代替圖14的近似圓弧控制，進(jìn)行圓弧插補(bǔ)控制時(shí)的變更例的說明圖。 圖31同樣是進(jìn)行圓弧插補(bǔ)控制時(shí)的說明圖。
圖32 (a) 圖32 (d)是依次表示以往機(jī)床中的工具切換動(dòng)作的部分正視圖。 圖33是表示圖32的切換動(dòng)作中的工具移動(dòng)路徑的簡(jiǎn)圖。 圖34是表示圖33的工具移動(dòng)時(shí)的速度變化的圖表。 [符號(hào)的說明]
42 主軸臺(tái)
43 主軸 46 刀架
47、 47A 47E 外周加工用工具 49、 49A 49E 端面加工用工具
55控制裝置
56構(gòu)成邊界圓弧設(shè)定機(jī)構(gòu)、距離計(jì)算機(jī)構(gòu)以及控制機(jī)構(gòu)的CPU
57構(gòu)成邊界圓弧設(shè)定機(jī)構(gòu)、距離計(jì)算機(jī)構(gòu)以及控制機(jī)構(gòu)的ROM
58構(gòu)成邊界圓弧設(shè)定機(jī)構(gòu)、距離計(jì)算機(jī)構(gòu)以及控制機(jī)構(gòu)的RAM
68構(gòu)成驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的工具進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置
W工件
w工件的半徑
B移動(dòng)邊界圓弧
Bl、 B2移動(dòng)邊界圓弧
Rl、 R2移動(dòng)邊界圓弧的半徑
a、 b相隔距離
T移動(dòng)路徑
Al、 A2角部
Ala、 A2a第一軸
Alb、 A2b第二軸
El近似圓弧
K重疊移動(dòng)開始時(shí)間
L切線
tl第一時(shí)間
t2第二時(shí)間
具體實(shí)施例方式
以下，根據(jù)圖式，對(duì)本發(fā)明具體化后的實(shí)施形態(tài)加以說明。 (第一實(shí)施形態(tài))
首先，根據(jù)圖1 圖18，對(duì)第一實(shí)施形態(tài)加以說明。
如圖1所示，所述第一實(shí)施形態(tài)的機(jī)床中，在框架41上，以可以向Z軸方向移動(dòng) 的方式設(shè)置著主軸臺(tái)42，且在所述主軸臺(tái)42上可旋轉(zhuǎn)地支撐著在Z軸方向上延伸的主 軸43。以位于與主軸臺(tái)42相向位置的方式，在框架41上，以可以向Z軸方向移動(dòng)的方 式設(shè)置著背面主軸臺(tái)44，且在所述背面主軸臺(tái)44上可旋轉(zhuǎn)地支撐著在Z軸方向上延伸 的背面主軸45。并且，在主軸43以及背面主軸45上安裝著套筒夾(collet)43a (背面主 軸45側(cè)的套筒夾未圖示)，所述套筒夾43a可以把持住圓柱狀的工件W。
在所述主軸臺(tái)42與背面主軸臺(tái)44之間，刀架46以可以向主軸臺(tái)42的移動(dòng)方向即 與Z軸方向正交的X軸方向以及Y軸方向移動(dòng)的方式，而設(shè)置在框架41上。在刀架46 上，包括多個(gè)車刀的工具47以在X軸方向上延伸、并且在Y軸方向隔開特定間隔的狀 態(tài)并列設(shè)置著。在從主軸43上的工件W的外周側(cè)對(duì)所述主軸43上的工件W實(shí)施切削 加工時(shí)，使用所述多個(gè)工具47。
包括多個(gè)鉆孔器或鉸刀等的工具49、 50、 51，以在Z軸方向或Y軸方向上延伸、 并且在Y軸方向或X軸方向上隔著特定間隔的狀態(tài)下，與所述外周加工用的工具47鄰 接而并列設(shè)置在所述刀架46上。從主軸43上的工件W的側(cè)面?zhèn)然蛘叨嗣鎮(zhèn)葘?duì)主軸43 上的工件W實(shí)施加工、或者從背面主軸45上的工件W的端面?zhèn)葘?duì)背面主軸45上的工 件W實(shí)施加工時(shí)，使用所述多個(gè)工具49 51。
其次，對(duì)用來控制如上所述構(gòu)成的機(jī)床的動(dòng)作的控制裝置55以及其相關(guān)構(gòu)成加以 說明。
如圖2所示，所述控制裝置55包括中央處理裝置(CPU, Central Processing Unit) 56、只讀存儲(chǔ)器(ROM, Readonly Memory) 57、隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM, Random-Access Memory) 58、輸入部59、顯示部60、主軸旋轉(zhuǎn)控制電路61、主軸進(jìn)給控制電路62、 工具進(jìn)給控制電路63、背面主軸旋轉(zhuǎn)控制電路64以及背面主軸進(jìn)給控制電路65。在所 述實(shí)施形態(tài)中，通過所述CPU56、 ROM57、以及RAM58，而構(gòu)成邊界圓弧設(shè)定機(jī)構(gòu)、 距離計(jì)算機(jī)構(gòu)、第一計(jì)算機(jī)構(gòu)、第二計(jì)算機(jī)構(gòu)以及控制機(jī)構(gòu)。
所述輸入部59由具有數(shù)字鍵等的鍵盤而構(gòu)成，在手動(dòng)輸入工件W的種類或尺寸等 加工相關(guān)的各種數(shù)據(jù)或命令等的情況下使用。顯示部60包括液晶顯示器等顯示裝置。
所述CPU56對(duì)主軸旋轉(zhuǎn)控制電路61、主軸進(jìn)給控制電路62、工具進(jìn)給控制電路63、 背面主軸旋轉(zhuǎn)控制電路64以及背面主軸進(jìn)給控制電路65輸出動(dòng)作指令。根據(jù)所述輸出， 通過包括驅(qū)動(dòng)用發(fā)動(dòng)機(jī)等的主軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置66、主軸進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置67、工具進(jìn)給驅(qū) 動(dòng)裝置68、背面主軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置69以及背面主軸進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置70，而使所述主軸43、 主軸臺(tái)42、刀架46、背面主軸45以及背面主軸臺(tái)44等動(dòng)作。
所述工具進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置68在工件W相對(duì)應(yīng)的刀架46上的工具47的下述切換動(dòng)作 時(shí)，使該刀架46向X軸方向或者Y軸方向移動(dòng)，由此使刀架46相對(duì)于工件W，沿著 工具47的進(jìn)退方向以及工具47的并列設(shè)置方向此二軸方向而移動(dòng)。因此，所述第一實(shí) 施形態(tài)中，通過工具進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置68構(gòu)成如下驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，即用來以使刀架46相對(duì)于工 件W而在X軸以及Y軸方向上相對(duì)移動(dòng)的方式驅(qū)動(dòng)。
另外，在以所述第一實(shí)施形態(tài)為首、下述各實(shí)施形態(tài)中，在所述工具47的切換動(dòng) 作時(shí)，使支撐工具47的刀架46、與支撐工件W的主軸臺(tái)42之間產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng)即可。 因此，既可以使刀架46與主軸臺(tái)42中的任一者移動(dòng)，也可以使兩者同時(shí)移動(dòng)。
在所述ROM57中，儲(chǔ)存著用來對(duì)工件W實(shí)施加工的各種控制程序。并且，CPU56 控制ROM57中所儲(chǔ)存的程序的進(jìn)程。在所述RAM58中，臨時(shí)儲(chǔ)存著加工程序、由手 動(dòng)輸入或CPU56的運(yùn)算而計(jì)算出的各種數(shù)據(jù)等。例如，在RAM58中，分別在特定區(qū)域 中，儲(chǔ)存著從輸入部59輸入的各工具47相關(guān)的工具間距、柄部寬度、刀尖的高度位置 等數(shù)據(jù)、工件W的半徑w的數(shù)據(jù)、由CPU56而計(jì)算出的下述圖3所示的相隔距離a、 b 以及移動(dòng)邊界圓弧B1的半徑R1的數(shù)據(jù)等。
而且，RAM58中具有臨時(shí)保存區(qū)域以及工作區(qū)域，所述臨時(shí)保存區(qū)域用來臨時(shí)保 存下述圖4的流程圖所示的程序的運(yùn)算結(jié)果，所述工作區(qū)域用來預(yù)先保存運(yùn)算結(jié)果，以 便可以用于控制刀架46的動(dòng)作。
其次，根據(jù)圖4，說明在如上所述構(gòu)成的機(jī)床中，切換加工工件W的外周時(shí)所使用 的車刀等工具47的情況下的動(dòng)作順序。所述圖4所示的程序是通過CPU56控制圖2的 ROM57中所儲(chǔ)存的程序來進(jìn)行的。
另外，圖1所示的機(jī)床的構(gòu)成如下在X軸以及Y軸方向上將圓柱狀工件W配置 在固定位置，并且使支撐工具47的刀架46相對(duì)于支撐工件W的主軸臺(tái)42，在X軸以 及Y軸此二軸方向上移動(dòng)，由此進(jìn)行工具47的切換動(dòng)作。此時(shí)，在刀架46與主軸臺(tái) 42之間產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng)，即可進(jìn)行工具47的切換動(dòng)作，因此，既可以單獨(dú)移動(dòng)刀架46或 者工件W，也可以移動(dòng)兩者。以下的切換動(dòng)作說明中，為了簡(jiǎn)化說明，設(shè)定主軸臺(tái)42 即工件W側(cè)相對(duì)于刀架46在所述X軸以及Y軸此二軸方向上移動(dòng)，且設(shè)定刀架46在 X、 Y二軸方向上固定，而不移動(dòng)。此外，在圖4的各步驟相關(guān)的圖5 圖13的動(dòng)作說 明圖中，為了簡(jiǎn)化工具47的刀尖而表示為矩形狀。另外，所述矩形是在工具并列設(shè)置 方向以及與所述工具的并列設(shè)置方向正交的方向上包圍工具的寬度與工具的最突出部 位置而形成。
然后，在圖2所示的輸入部59中輸入用于工具切換的特定操作或者在加工程序中 執(zhí)行切換工具47的指令時(shí)，如圖5所示，在圖4所示的步驟S1 (以下省略"步驟")中， 特定工具47A 47E的安裝位置，并特定在工件W軸心的移動(dòng)路徑T上的起點(diǎn)Ta與終 點(diǎn)Tb之間所存在的工具47B、 47C、 47D。
其次，在S2中，確定具有角部的移動(dòng)路徑T，以便跳過經(jīng)特定的工具。例如，如 圖6所示，在使用工具47A對(duì)工件W的加工結(jié)束后，跳過工具47B、 47C、 47D而切換 至工具47E的情況下，確定具有直角的角部A1、 A2的移動(dòng)路徑T。此時(shí)，設(shè)定工具進(jìn)
退方向(X軸方向)上的角部A1、 A2的位置，以使在工具47在工具排列方向(Y軸方 向)上移動(dòng)的情況下，可以避免最突出的工具47D與工件W干擾。
另外，所述S2與所述S1的處理順序也可以相反。即，可以在S1中設(shè)定工件W軸 心的移動(dòng)路徑T，在S2中特定移動(dòng)路徑T內(nèi)所存在的工具47。
接著，在S3中，如圖7的兩點(diǎn)鎖線所示，根據(jù)工具的形狀數(shù)據(jù)，來特定工具47A 47E的區(qū)域D。此處，所謂工具47A 47E的區(qū)域D是指如下部分在工具47A 47E 低于鄰接的其他工具47A 47E的情況下，包括所述低工具47A 47E以及鄰接的其他 高工具47A 47E之間的空間。
而且，在S4中，如圖8所示，將形成移動(dòng)路徑T的其中一個(gè)角部Al且相互交叉的 第一軸Ala以及第二軸Alb特定為移動(dòng)軸。即，將先移動(dòng)的移動(dòng)軸特定為第一軸，將后 移動(dòng)的移動(dòng)軸特定為第二軸。
之后，在S5中，如圖9所示，在移動(dòng)路徑T的角部Al，特定最接近第一軸Ala 以及第二軸Alb的移動(dòng)路徑的工具。g卩，特定最接近角部Al的第一軸Ala的移動(dòng)路徑 的工具47B，并特定最接近第二軸Alb的移動(dòng)路徑的工具47D。
而且，在S6中，將最接近第一軸Ala的工具47B的角部，特定為S7以后的程序 的處理動(dòng)作對(duì)象。
其次，在S7中，如圖IO所示，計(jì)算出第一軸Ala的移動(dòng)路徑與工具47B的角部之 間的距離x、以及第二軸Alb的移動(dòng)路徑與工具47B的角部之間的距離y。
而且，在S8中，如圖3 (a)以及圖11所示，執(zhí)行從S7中所計(jì)算出的距離x、 y 減去工件W的半徑w的運(yùn)算。根據(jù)所述運(yùn)算，計(jì)算出從工具47B的角部到兩個(gè)軸Ala、 Alb上的工件W的外周面為止的最短相隔距離a、 b。 g卩，如圖3 (a)、圖3 (b)所示， 在所述第一實(shí)施形態(tài)中，為了使工件W的軸線與工具的延長(zhǎng)方向呈直角，且工具47圍 繞工件W的外周面而相對(duì)移動(dòng)，設(shè)定以工具47的角部為中心的工件W的半徑w。
接著，在S9中，如圖3 (a)以及圖12所示，設(shè)定工具47B的角部中的工件W與 工具47B可以相對(duì)移動(dòng)的移動(dòng)邊界圓弧B。 gp,設(shè)定所述移動(dòng)邊界圓弧B,以使移動(dòng)邊 界圓弧B與第一軸Ala以及第二軸Alb內(nèi)切，并且與以工具47B的角部為中心以工件 W的半徑w畫出的圓弧外切。所述移動(dòng)邊界圓弧B的半徑rl可以根據(jù)所述S8中計(jì)算 出的相隔距離a、 b、以及工件W的半徑w,通過以下數(shù)l而計(jì)算。
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而且，在S10中，在RAM58的特定區(qū)域中儲(chǔ)存數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)表示S9中計(jì)算出的 以工具47B為對(duì)象的移動(dòng)邊界圓弧的半徑rl。
其次，在Sll中，判斷到最接近移動(dòng)路徑T的角部Al的第二軸Alb的工具47D為 止，移動(dòng)邊界圓弧B的設(shè)定是否結(jié)束。
在到工具47D為止的移動(dòng)邊界圓弧B的設(shè)定未結(jié)束的情況下，程序進(jìn)入S12，并將 下一工具47C的角部特定為程序的處理動(dòng)作執(zhí)行的對(duì)象。
之后，程序返回到S7，與所述工具47B的情況相同，針對(duì)工具47C的角部，依次 進(jìn)行S7中的距離x、 y的計(jì)算、S8中的相隔距離a、 b的計(jì)算、S9中的移動(dòng)邊界圓弧B 的半徑r2的計(jì)算、以及S10中的向RAM58中儲(chǔ)存移動(dòng)邊界圓弧B的半徑r2的各動(dòng)作。
而且，程序進(jìn)入Sll，與所述情況相同，依次進(jìn)行S11中的判斷、以及S12中的特 定下一工具47D的動(dòng)作。并且，針對(duì)所述工具47D的角部，重復(fù)執(zhí)行S7 S10的各動(dòng) 作，計(jì)算所述移動(dòng)邊界圓弧B的半徑r3，并將所述半徑r3儲(chǔ)存在RAM58中。
另一方面，在所述S11中，判斷到最接近移動(dòng)路徑T的角部Al的第二軸Alb的工 具47D為止，移動(dòng)邊界圓弧B的設(shè)定已經(jīng)結(jié)束的情況下，程序進(jìn)入S13。在所述S13中， 如圖13所示，對(duì)所述RAM58中所儲(chǔ)存的各工具47B 47D的移動(dòng)邊界圓弧B的半徑r1 r3的大小進(jìn)行比較，如圖3 (a)所示，將最小的半徑rl設(shè)定為移動(dòng)路徑T的角部Al 的移動(dòng)邊界圓弧B1的半徑R1，并將所述半徑R1儲(chǔ)存在RAM58的特定區(qū)域中。
然后，在S14中，針對(duì)移動(dòng)路徑T的所有角部，判斷移動(dòng)邊界圓弧B1的設(shè)定是否結(jié)束。
在移動(dòng)邊界圓弧Bl的設(shè)定未結(jié)束的情況下，進(jìn)入S15，將移動(dòng)路徑T的下一角部 A2特定為動(dòng)作執(zhí)行的對(duì)象。之后，返回到S4，與所述移動(dòng)路徑T的角部Al的情況相 同，也對(duì)所述角部A2執(zhí)行S4 S14的各動(dòng)作。此時(shí)，所述角部Al中的第二軸Alb成 為角部A2的第一軸A2a，而經(jīng)由角部A2的其他移動(dòng)路徑成為第二軸A2b。并且，如圖 3 (b)所示，設(shè)定所述角部A2的移動(dòng)邊界圓弧Bl的半徑Rl，并將所述半徑Rl儲(chǔ)存 在RAM58的特定區(qū)域中。
并且，在之后的S16中，在實(shí)際進(jìn)行從工具47A切換為工具47E的動(dòng)作時(shí)，對(duì)移動(dòng) 路徑T的各角部Al、 A2執(zhí)行基于近似圓弧的移動(dòng)控制。
此處，如圖15以及圖16所示，所謂近似圓弧是指以如下方式形成的移動(dòng)軌跡即 在移動(dòng)體在例如沿著X軸的第一軸上快進(jìn)而移動(dòng)的情況下，在所需時(shí)間通過快進(jìn)使所述 移動(dòng)體開始向Y軸方向重疊移動(dòng)，并且之后結(jié)束所述移動(dòng)體向X軸方向的移動(dòng)。畫出 所述近似圓弧軌跡的移動(dòng)是通過不伴隨插補(bǔ)控制的快進(jìn)而執(zhí)行，因此可以快速移動(dòng)。此
外，通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)定所述移動(dòng)開始，根據(jù)所述移動(dòng)開始以及移動(dòng)結(jié)束時(shí)的加速或者減速 而形成具有所需曲率的近似圓弧的移動(dòng)軌跡。但是，如果滿足移動(dòng)體在移動(dòng)邊界圓弧的 外側(cè)移動(dòng)的條件，則也可以同時(shí)開始在X軸方向以及Y軸方向上的移動(dòng)。此時(shí)，移動(dòng) 體的軌跡在移動(dòng)開起點(diǎn)附近成為直線狀，但在以下說明中，包括所述直線狀運(yùn)動(dòng)的移動(dòng) 在內(nèi)都被稱為近似圓弧。
并且，當(dāng)工件W相對(duì)于支撐工具47A 47E的刀架46，而在移動(dòng)路徑T的各角部 Al、 A2，從第一軸Ala、 A2a上向第二軸Alb、 A2b上相對(duì)移動(dòng)時(shí)，如圖16所示，以 工件W通過所述移動(dòng)邊界圓弧Bl外側(cè)的近似圓弧El的移動(dòng)軌跡的方式，對(duì)所述工件 W進(jìn)行移動(dòng)控制。
其次，根據(jù)圖14 圖18,對(duì)所述S16的子程序中的所述近似圓弧E1的移動(dòng)控制的 詳細(xì)內(nèi)容加以說明。
于是，當(dāng)根據(jù)CPU56的控制而開始近似圓弧的移動(dòng)控制時(shí)，在圖14的S21中，從 所述RAM58中，讀出移動(dòng)路徑T的各角部Al、 A2中的移動(dòng)邊界圓弧B1的半徑Rl的 數(shù)據(jù)。
在之后的S22中，在各角部A1、 A2上，在工件W相對(duì)于刀架46先相對(duì)移動(dòng)的X 軸或者Y軸方向的第一軸、以及后相對(duì)移動(dòng)的Y軸或者X軸方向的第二軸之間，將所 述工件W向第二軸方向的動(dòng)作開始時(shí)間設(shè)定為預(yù)定值。在ROM57中設(shè)定所述第二軸的 動(dòng)作開始時(shí)間，例如使第二軸的動(dòng)作開始時(shí)間與第一軸的動(dòng)作開始時(shí)間一致，或者使第 二軸的動(dòng)作開始時(shí)間比第一軸的動(dòng)作開始時(shí)間延遲若干。另外，圖15以及圖16中X軸 為第一軸、Y軸為第二軸，因此表示了圖5的右側(cè)的角部A1的示例。
然后，在S23中，如圖17 (a)所示，以特定等間隔角度e對(duì)移動(dòng)邊界圓弧Bl計(jì) 算多根切線L1，并且計(jì)算作為所述多根切線L1的交點(diǎn)的交點(diǎn)坐標(biāo)F。如此，因?yàn)榍芯€ Ll為等角度間隔，所以可以使移動(dòng)邊界圓弧B1的半徑線上的各交點(diǎn)坐標(biāo)F與移動(dòng)邊界 圓弧Bl之間的各距離相等。在圖17 (a)中，包括第一軸即X軸以及第二軸即Y軸在 內(nèi)，切線L1共4根，因此，所述交點(diǎn)坐標(biāo)F以等間隔設(shè)定在3個(gè)部位。此時(shí)，所述特 定角度e是通過手動(dòng)輸入等方式而預(yù)先設(shè)定的，因此，切線Ll的根數(shù)以及交點(diǎn)坐標(biāo)F 的數(shù)量也是預(yù)先設(shè)定的。
而且，在S24中，假設(shè)所述工件W以根據(jù)所述重疊移動(dòng)開始時(shí)間而制作的近似圓 弧E1的軌跡(參照?qǐng)D15)，相對(duì)于刀架46進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)，如圖17 (b)以及圖18 (a) 所示，計(jì)算出所述工件W分別到達(dá)通過所述交點(diǎn)坐標(biāo)F的第二軸方向線即Y軸方向線 L3以及通過所述交點(diǎn)坐標(biāo)F的第一軸方向線即X軸方向線L2的第一時(shí)間tl以及第二
時(shí)間t2。
之后，在S25中，對(duì)所述時(shí)間tl與時(shí)間t2進(jìn)行比較。如果tl = t2,則所述近似圓 弧El的軌跡通過交點(diǎn)坐標(biāo)F上。如果tl<t2，如圖17 (b)的實(shí)線所示，則近似圓弧 El的軌跡位于移動(dòng)邊界圓弧Bl的外側(cè)，且是經(jīng)由交點(diǎn)坐標(biāo)F而位于移動(dòng)邊界圓弧Bl 的外側(cè)。如果tl〉t2,如圖17 (b)的兩點(diǎn)鎖線所示，則相比于交點(diǎn)坐標(biāo)F，近似圓弧 El的軌跡位于更接近移動(dòng)邊界圓弧B1側(cè)的位置。因此，如果滿足tlSt2，則近似圓弧 El的軌跡不會(huì)進(jìn)入移動(dòng)邊界圓弧Bl的內(nèi)側(cè)，但當(dāng)tl〉t2時(shí)，如圖17 (c)的兩點(diǎn)鎖線 所示，工件W可能會(huì)在移動(dòng)邊界圓弧Bl的內(nèi)側(cè)相對(duì)移動(dòng)，有可能會(huì)造成工件W與工 具47A 47E干擾。
艮P，因?yàn)樗鼋稽c(diǎn)坐標(biāo)F與移動(dòng)邊界圓弧Bl接近，所以如果tl〉t2，則在交點(diǎn)坐 標(biāo)F附近(交點(diǎn)坐標(biāo)F向第一軸方向上的延長(zhǎng)位置)，近似圓弧E1的軌跡可能會(huì)進(jìn)入移 動(dòng)邊界圓弧B1的內(nèi)側(cè)。而且，即便近似圓弧E1的軌跡在交點(diǎn)坐標(biāo)F附近位于移動(dòng)邊界 圓弧B1的外側(cè)，在與下一交點(diǎn)坐標(biāo)F之間，所述近似圓弧E1的軌跡也可能會(huì)進(jìn)入移動(dòng) 邊界圓弧B1的內(nèi)側(cè)。這是因?yàn)?，?dāng)交點(diǎn)間的移動(dòng)軌跡接近直線狀時(shí)，如果在一個(gè)部位 的交點(diǎn)坐標(biāo)F處進(jìn)入所述移動(dòng)邊界圓弧Bl的內(nèi)側(cè)，則與所述交點(diǎn)坐標(biāo)前后的交點(diǎn)坐標(biāo) F之間的近似圓弧E1的軌跡，進(jìn)入移動(dòng)邊界圓弧B1的內(nèi)側(cè)的可能性較高。
另外，如所述第一實(shí)施形態(tài)的動(dòng)作所示，第一軸先移動(dòng)第二軸后移動(dòng)或者兩個(gè)軸同 時(shí)開始移動(dòng)，并且兩個(gè)軸重疊移動(dòng)，之后第一軸先停止移動(dòng)第二軸后停止移動(dòng)或者兩個(gè) 軸同時(shí)停止移動(dòng)，在此條件下，移動(dòng)軌跡通常是直線狀或者向外側(cè)凸起的圓弧狀的軌跡， 不會(huì)成為向內(nèi)側(cè)凸起的軌跡。因此，如果所有交點(diǎn)坐標(biāo)F上移動(dòng)軌跡位于外側(cè)，則在所 有移動(dòng)范圍內(nèi)，所述移動(dòng)軌跡不會(huì)進(jìn)入移動(dòng)邊界圓弧B1的內(nèi)側(cè)。
因此，當(dāng)tl〉t2時(shí)，在S26中，如圖18 (b)所示，為了使11=12而延遲向第二軸 方向上的動(dòng)作開始時(shí)間。如此，在RAM58的臨時(shí)保存區(qū)域中，保存表示tl二t2或者tl <t2的重疊移動(dòng)開始時(shí)間K的數(shù)據(jù)。
另一方面，在所述S25的判斷中，在滿足U二t2或者tKt2的情況下，程序向S27 過渡。在所述S27中，判斷針對(duì)所有交點(diǎn)坐標(biāo)F的S23 S26的處理是否結(jié)束，如果結(jié) 束則程序進(jìn)入S28，如果未結(jié)束則返回到S23。
然后，在S28中，判斷對(duì)例如圖5所示的移動(dòng)路徑T中的所有角部Al、 A2的S22 S27處理是否結(jié)束，如果結(jié)束即如果對(duì)所有角部的重疊移動(dòng)開始時(shí)間K的設(shè)定結(jié)束，則 程序向S29過渡。如果未結(jié)束則返回到S22，向?qū)ο乱唤遣康闹丿B移動(dòng)開始時(shí)間K的處 理過渡。
如此，計(jì)算出工件W在移動(dòng)邊界圓弧Bl的外側(cè)相對(duì)移動(dòng)的路線即刀架46與工件 W的相對(duì)移動(dòng)軌跡。換而言之，計(jì)算出表示不與工具47A 47E干擾的近似圓弧El的 軌跡的快進(jìn)的重疊移動(dòng)開始時(shí)間K，并在之后的S29中，將所述重疊移動(dòng)開始時(shí)間K的 數(shù)據(jù)從RAM58的臨時(shí)保存區(qū)域傳輸?shù)焦ぷ鲄^(qū)域，并加以儲(chǔ)存。
并且，之后在進(jìn)行工具切換的動(dòng)作時(shí)，使工件W相對(duì)于刀架46， 一邊畫出近似圓 弧E1的軌跡一邊以快進(jìn)的方式在移動(dòng)邊界圓弧B1的外側(cè)相對(duì)移動(dòng)。因此，可以防止工 具47A 47E與工件W的外周面干擾，并且可以在短時(shí)間進(jìn)行工具47A 47E的切換， 因此可以提高機(jī)床的生產(chǎn)效率。
另外，如圖17 (d)所示，設(shè)定為等角度間隔的切線Ll的根數(shù)越多，交點(diǎn)坐標(biāo)F 越接近移動(dòng)邊界圓弧Bl,因此可以使近似圓弧El的軌跡更接近移動(dòng)邊界圓弧Bl。圖 17 (a)、圖17 (b)中為了簡(jiǎn)化說明，表示了使等間隔角度e的值為30度的示例，但實(shí) 際上設(shè)定為1 18度左右，因此交點(diǎn)坐標(biāo)F位于非常接近移動(dòng)邊界圓弧B1的位置。因 此，此時(shí)，可以縮短近似圓弧E1上的移動(dòng)路徑，從而可以進(jìn)一步縮短工具切換時(shí)間。
另外，例如，在角部A1、 A2間的距離較短的情況下，無法否定角部A1側(cè)的近似 圓弧與角部A2側(cè)的近似圓弧交叉的可能性。為了應(yīng)對(duì)此問題，也可以在圖14的程序中， 設(shè)置判斷有無近似圓弧交叉的處理，當(dāng)交叉時(shí)，為了避免所述交叉，而設(shè)定弧徑較小的 移動(dòng)邊界圓弧Bl。此外，在考慮到第二軸比第一軸先結(jié)束移動(dòng)的動(dòng)作的情況下，也可 以在圖14的程序中追加如下處理以使第一軸與第二軸的移動(dòng)結(jié)束時(shí)間一致、或者以 使第一軸先結(jié)束的方式，而對(duì)移動(dòng)開始時(shí)間進(jìn)行調(diào)整。 (第二實(shí)施形態(tài))
其次，根據(jù)圖19 圖29，以與所述第一實(shí)施形態(tài)不同的部分為中心，而對(duì)本發(fā)明 的第二實(shí)施形態(tài)加以說明。
所述第二實(shí)施形態(tài)是如下情形的具體化示例即在圖l所示的機(jī)床中，通過刀架46 上并列設(shè)置著的多個(gè)鉆孔器等工具49，對(duì)工件W的端面進(jìn)行加工。所述第二實(shí)施形態(tài) 中的工具49的切換動(dòng)作，是根據(jù)所述CPU56的控制，按照?qǐng)D20所示的程序而進(jìn)行的。
另外，即便在所述第二實(shí)施形態(tài)中，也與所述第一實(shí)施形態(tài)的情況相同，為了便于 說明，主軸臺(tái)42即工件W側(cè)相對(duì)于刀架46，在二軸方向(所述第二實(shí)施形態(tài)中是Y 軸、Z軸方向)上移動(dòng)，從而進(jìn)行工具49的切換動(dòng)作。此外，在圖20的各步驟相關(guān)聯(lián) 的圖21 圖29的動(dòng)作說明圖中，為了簡(jiǎn)化工具49的刀尖，與第一實(shí)施形態(tài)相同，將所 述刀尖表示為矩形狀。
然后，在圖2所示的輸入部59中進(jìn)行工具切換的操作時(shí)，在圖20的S101中，與
所述第一實(shí)施形態(tài)的S1的情況相同，如圖21所示，特定工件前端中央在具有角部的移 動(dòng)路徑T上移動(dòng)時(shí)的起點(diǎn)與終點(diǎn)之間的工具49B、 49C、以及49D。
之后，在S102 S104中，依次執(zhí)行與所述第一實(shí)施形態(tài)的S2 S4的情況相同的動(dòng) 作。即，在S102中，如圖22所示，確定角部A1、 A2存在的移動(dòng)路徑T。在S103中， 如圖23的兩點(diǎn)鎖線所示，特定工具49A 49E的區(qū)域D。在S104中，如圖24所示，特 定形成移動(dòng)路徑T的角部A1、A2且相互交叉的第一軸Ala、A2a以及第二軸Alb、A2b。
接著，在S105中，針對(duì)移動(dòng)路徑T的角部Al、 A2，特定在工具49A 49E的長(zhǎng)度 方向(進(jìn)退方向)上動(dòng)作的軸(Z軸)、以及在與工具49A 49E的長(zhǎng)度方向垂直的方向 (并列設(shè)置方向)上動(dòng)作的軸(Y軸)。SP，在角部A1中，在長(zhǎng)度方向上動(dòng)作的軸特定 為第一軸Ala,在與長(zhǎng)度方向垂直的方向上動(dòng)作的軸特定為第二軸Alb，在角部A2中， 在長(zhǎng)度方向上動(dòng)作的軸特定為第二軸A2b，在與長(zhǎng)度方向垂直的方向上動(dòng)作的軸特定為 第一軸A2a。
之后，在S106中，與第一實(shí)施形態(tài)的S5的情況相同，在移動(dòng)路徑T的角部A1、 A2中，特定最接近第一軸Ala、 A2a以及第二軸Alb、 A2b的移動(dòng)路徑的工具。B卩，如 圖25所示，在角部A1中，特定最接近第一軸Ala的移動(dòng)路徑的工具49B,并特定最接 近第二軸Alb的移動(dòng)路徑的工具49D。此外，在第二角部A2中，特定最接近第一軸A2a 的移動(dòng)路徑的工具49D，并特定最接近第二軸A2b的移動(dòng)路徑的工具49D。
而且，在S107中，與第一實(shí)施形態(tài)的S6的情況相同，將最接近角部A1的第一軸 Ala的工具49B的角部，特定為S108以下的動(dòng)作對(duì)象。
在之后的S108中，與第一實(shí)施形態(tài)的S7的情況相同，如圖26所示，計(jì)算出第一 軸Ala的移動(dòng)路徑與工具49B的角部之間的距離x、以及第二軸Alb的移動(dòng)路徑與工具 49B的角部之間的距離y。
而且，在S109中，如圖27所示，通過從S108中所計(jì)算出的距離x中減去工件W 的半徑w,而計(jì)算出從工具49B的角部到第一軸Ala上的工件W的外周面為止的相隔 距離a。同時(shí)，將S108中所計(jì)算出的距離y，作為從工具49B的角部到第二軸Alb為止 的相隔距離b。 g卩，在所述第二實(shí)施形態(tài)中，如圖19 (a)、圖19 (b)所示，以工件W 以及工具49的軸線是平行的，且工具49的前端從工件W的側(cè)面向端面移行的方式而 相對(duì)移動(dòng)，因此在工具49的側(cè)面設(shè)定相當(dāng)于工件W的半徑w的距離。
接著，在S110中，如圖28所示，設(shè)定工具49B的角部中的工件W與工具49B可 相對(duì)移動(dòng)的移動(dòng)邊界圓弧B。即，設(shè)定所述移動(dòng)邊界圓弧B,以使所述移動(dòng)邊界圓弧B 與第一軸Ala以及第二軸Alb內(nèi)切，并且通過在工具并列設(shè)置方向上距離工具49B的角部相當(dāng)于工件W的半徑w的間隔的位置。此外，所述移動(dòng)邊界圓弧的半徑rl，可以 根據(jù)S109中所計(jì)算出的相隔距離a、 b，通過以下數(shù)2而計(jì)算出。并且，在S111中，在 RAM58的特定區(qū)域中，儲(chǔ)存S110中所計(jì)算出的以工具49B為對(duì)象的移動(dòng)邊界圓弧的半 徑rl。
R2 = (a + b) + V^
之后，在S112 S117中，執(zhí)行與所述第一實(shí)施形態(tài)中的S11 S16的情況相同的動(dòng) 作。S卩，在S112中，判斷直到最接近移動(dòng)路徑T的角部Al的第二軸Alb的工具49D 為止，移動(dòng)邊界圓弧的設(shè)定是否結(jié)束。在移動(dòng)邊界圓弧的設(shè)定未結(jié)束的情況下，進(jìn)入 S113，將下一工具49C的角部特定為動(dòng)作執(zhí)行的對(duì)象。之后，返回到S108，與所述工 具49B的情況相同，針對(duì)工具49C的角部，依次進(jìn)行S108中的距離x、 y的計(jì)算、S109 中的相隔距離a、 b的計(jì)算、S110中的移動(dòng)邊界圓弧的半徑r2的計(jì)算、以及儲(chǔ)存Slll 中的移動(dòng)邊界圓弧的半徑r2的各動(dòng)作。
而且，程序進(jìn)入S112,與所述情況相同，依次執(zhí)行S112中的判斷、以及S113中的 下一工具49D的特定動(dòng)作。并且，也對(duì)所述工具49D的角部重復(fù)執(zhí)行S108 S111的各 動(dòng)作，計(jì)算出所述移動(dòng)邊界圓弧的半徑r3，并將所述半徑r3儲(chǔ)存在RAM58中。
并且，在所述S112中，判斷出直到最接近移動(dòng)路徑T的角部Al的第二軸Alb的 工具49D為止，移動(dòng)邊界圓弧的設(shè)定已結(jié)束的情況下，則進(jìn)入S114。在所述S114中， 如圖29所示，對(duì)所述RAM58中所儲(chǔ)存的各工具49B 49D的移動(dòng)邊界圓弧的半徑r1 r3進(jìn)行比較，如圖19所示，將最小的半徑rl設(shè)定為移動(dòng)路徑T的角部Al的移動(dòng)邊界 圓弧B2的半徑R2，并將所述半徑R2儲(chǔ)存在RAM58的特定區(qū)域中。
接著，在S115中，針對(duì)移動(dòng)路徑T的所有角部，判斷移動(dòng)邊界圓弧B2的設(shè)定是否 結(jié)束。在移動(dòng)邊界圓弧B2的設(shè)定未結(jié)束的情況下，進(jìn)入S116，將移動(dòng)路徑T的下一角 部A2特定為動(dòng)作執(zhí)行的對(duì)象。之后，返回到S104，與所述移動(dòng)路徑T的角部Al相同， 對(duì)所述角部A2重復(fù)執(zhí)行S104 S114的各動(dòng)作，設(shè)定所述角部A2的移動(dòng)邊界圓弧B2 的半徑R2，并將所述半徑R2儲(chǔ)存在RAM58的特定區(qū)域中。
并且，在之后的S117中，在實(shí)際進(jìn)行從工具49A切換到工具49E的動(dòng)作時(shí)，執(zhí)行 移動(dòng)路徑T的各角部A1、 A2中的近似圓弧的移動(dòng)控制。g卩，進(jìn)行移動(dòng)控制，以使當(dāng)工 件W相對(duì)于支撐工具49A 49E的刀架46，在移動(dòng)路徑T的各角部Al、 A2中從第一 軸Ala、 A2a上向第二軸Alb、 A2b上相對(duì)移動(dòng)時(shí)，與所述第一實(shí)施形態(tài)相同，在移動(dòng)
邊界圓弧B2的外側(cè)設(shè)定近似圓弧，并通過所述近似圓弧的移動(dòng)軌跡。
因此，所述第二實(shí)施形態(tài)亦與所述第一實(shí)施形態(tài)的情況大致相同，可以不與工件W 的外周面干擾、且在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行加工工件W的端面的工具49A 47E的切換，所以可 以提高機(jī)床的生產(chǎn)效率。 (變更例)
另外，所述實(shí)施形態(tài)也可以通過如下方式變更而具體化。
代替所述第一實(shí)施形態(tài)中的圖4的S16中的近似圓弧控制、或者第二實(shí)施形態(tài)中 的圖20的S117中的近似圓弧控制，如圖30以及圖31所示，以使相對(duì)移動(dòng)軌跡畫出圓 弧的方式進(jìn)行插補(bǔ)控制。
此時(shí)，預(yù)先設(shè)定半徑R3的圓弧插補(bǔ)的路徑E2，并與角部A1、 A2的移動(dòng)邊界圓弧 Bl、 B2的半徑R1、 R2進(jìn)行比較。并且，當(dāng)移動(dòng)邊界圓弧B1、 B2的半徑R1、 R2大于 圓弧插補(bǔ)路徑E2的半徑R3時(shí)，如圖30所示，將R3作為圓弧半徑并從移動(dòng)路徑起點(diǎn) 開始執(zhí)行圓弧插補(bǔ)。相對(duì)于此，當(dāng)移動(dòng)邊界圓弧B1、 B2的半徑R1、 R2小于圓弧插補(bǔ) 路徑E2的半徑R3時(shí)，如圖31所示，將R1或者R2作為圓弧半徑，從移動(dòng)路徑起點(diǎn)開 始直線移動(dòng)R3 — R1或者R3 —R2的距離之后，執(zhí)行圓弧插補(bǔ)。
*在所述各實(shí)施形態(tài)中，代替近似圓弧控制或者圓弧插補(bǔ)控制，進(jìn)行移動(dòng)控制，以 使工件W的相對(duì)移動(dòng)在移動(dòng)邊界圓弧B1、 B2的外側(cè)，在相對(duì)于第一軸以及第二軸傾斜 的直線上移動(dòng)。
'在所述第一、第二實(shí)施形態(tài)中，通過圖14所示的運(yùn)算，來執(zhí)行工件W的相對(duì)移 動(dòng)中的近似圓弧的設(shè)定、即重疊移動(dòng)開始時(shí)間的設(shè)定。代替所述方法，設(shè)定表格，且控 制機(jī)構(gòu)按照所述表格的數(shù)據(jù)來控制驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)作，所述表格中根據(jù)工件W的相對(duì)移 動(dòng)中的第一軸方向上的移動(dòng)量與移動(dòng)邊界圓弧的弧徑的相互關(guān)聯(lián)而設(shè)定重疊移動(dòng)開始 時(shí)間。即，所述表格中羅列了如下數(shù)據(jù)所述數(shù)據(jù)設(shè)定了為了使相對(duì)移動(dòng)軌跡形成在移 動(dòng)邊界圓弧的外側(cè)而向第二軸方向上的移動(dòng)開始時(shí)間。根據(jù)如此構(gòu)成，可以僅參照表格 來設(shè)定重疊移動(dòng)開始時(shí)間，所以可以快速執(zhí)行所述設(shè)定動(dòng)作。
，使用六角柱形狀、八角柱形狀等截面多邊形的工件W。此時(shí)，將工件W作為具 有通過所述工件W外周的邊角頂點(diǎn)的圓周的圓柱形狀的工件W而處理。因此，例如， 八角形狀的工件的半徑表示所述工件W的中心到邊角頂點(diǎn)為止的距離。
，在所述各實(shí)施形態(tài)中，使第一軸與第二軸正交的情況為具體例，但是第一軸與第 二軸以90度以外的角度交叉的情況，也可使本發(fā)明具體化。
權(quán)利要求
1.一種機(jī)床的移動(dòng)控制裝置，所述機(jī)床包括刀架，并列設(shè)置著多個(gè)加工工件的工具；以及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過使工件或者刀架中一者或兩者在第一軸方向以及與所述第一軸交叉的第二軸方向上移動(dòng)，來使所述刀架與工件之間產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng)，并且通過使所述第一軸方向以及所述第二軸方向上的移動(dòng)重疊，而使工件沿著刀架周圍相對(duì)移動(dòng)；且所述工具的切換是通過所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)作而執(zhí)行，所述機(jī)床的移動(dòng)控制裝置的特征在于包括邊界圓弧設(shè)定機(jī)構(gòu)，其設(shè)定移動(dòng)邊界圓弧，以使所述移動(dòng)邊界圓弧與所述第一軸以及第二軸內(nèi)切，并且使工件軸心或者工件前端中央通過距所述工具的角部隔著所述工件的半徑長(zhǎng)度的位置；以及控制機(jī)構(gòu)，其控制所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，以使在所述工具的切換動(dòng)作中，使所述工件沿著刀架周圍，從所述第一軸上通過所述移動(dòng)邊界圓弧外側(cè)的移動(dòng)軌跡，而向第二軸上相對(duì)移動(dòng)，這樣來使所述刀架與工件之間產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)床的移動(dòng)控制裝置，其特征在于-所述邊界圓弧設(shè)定機(jī)構(gòu)對(duì)應(yīng)多個(gè)工具的各角部而設(shè)定移動(dòng)邊界圓弧，并且從多 個(gè)移動(dòng)邊界圓弧中選擇弧徑最小的移動(dòng)邊界圓弧，并設(shè)定所選擇的移動(dòng)邊界圓弧。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的機(jī)床的移動(dòng)控制裝置，其特征在于所述邊界圓弧設(shè)定機(jī)構(gòu)設(shè)定移動(dòng)邊界圓弧，以使所述移動(dòng)邊界圓弧與所述第一 軸以及第二軸內(nèi)切，并且與以所述工具接近所述兩軸一側(cè)的角部為中心、以所述工 件的半徑畫出的圓弧外切。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)床的移動(dòng)控制裝置，其特征在于所述邊界圓弧設(shè)定機(jī)構(gòu)設(shè)定移動(dòng)邊界圓弧，以使所述移動(dòng)邊界圓弧與所述第一 軸以及第二軸內(nèi)切，并且與以所述工具接近所述兩軸一側(cè)的角部為中心、以所述工 件的半徑畫出的圓弧外切。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的機(jī)床的移動(dòng)控制裝置，其特征在于設(shè)置距離計(jì)算機(jī)構(gòu)，其用于當(dāng)所述工件在第一軸上以及第二軸上相對(duì)移動(dòng)時(shí)計(jì) 算工具與各軸上的工件外周面之間的相隔距離，所述邊界圓弧設(shè)定機(jī)構(gòu)在將工件的半徑設(shè)為w、將通過所述距離計(jì)算機(jī)構(gòu)而計(jì) 算出的工具與第一軸上的工件之間的相隔距離設(shè)為a、工具與第二軸上的工件之間 的相隔距離設(shè)為b時(shí)，通過數(shù)1的式子來計(jì)算移動(dòng)邊界圓弧的半徑Rl，[數(shù)1]<formula>formula see original document page 3</formula>所述控制機(jī)構(gòu)控制所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，以使在工具的切換動(dòng)作中，使工件從第一軸上向第二軸上移動(dòng)的移動(dòng)軌跡位于所述半徑Rl的圓弧外側(cè)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的機(jī)床的移動(dòng)控制裝置，其特征在于所述邊界圓弧設(shè)定機(jī)構(gòu)設(shè)定移動(dòng)邊界圓弧，以使所述移動(dòng)邊界圓弧與所述第一 軸以及第二軸內(nèi)切，并且通過距所述工具接近所述兩軸一側(cè)的角部隔著在工具并列 設(shè)置方向上相當(dāng)于所述工件的半徑的間隔的位置。
7、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)床的移動(dòng)控制裝置，其特征在于所述邊界圓弧設(shè)定機(jī)構(gòu)設(shè)定移動(dòng)邊界圓弧，以使所述移動(dòng)邊界圓弧與所述第一 軸以及第二軸內(nèi)切，并且通過距所述工具接近所述兩軸一側(cè)的角部隔著在工具并列 設(shè)置方向上相當(dāng)于所述工件的半徑的間隔的位置。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的機(jī)床的移動(dòng)控制裝置，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在工件相對(duì)于刀架向兩個(gè)軸方向進(jìn)行重疊相對(duì)移動(dòng)時(shí)，通過快進(jìn) 來進(jìn)行向所述兩個(gè)軸方向上的相對(duì)移動(dòng)，且所述控制機(jī)構(gòu)控制所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)作，以使在已設(shè)定的時(shí)間開始執(zhí)行重疊 移動(dòng)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的機(jī)床的移動(dòng)控制裝置，其特征在于包括第一計(jì)算機(jī)構(gòu)，計(jì)算出相對(duì)于所述邊界圓弧的多個(gè)切線、與各切線的交點(diǎn)；以及第二計(jì)算機(jī)構(gòu)，計(jì)算從所述相對(duì)移動(dòng)開始，所述相對(duì)移動(dòng)的移動(dòng)軌跡分別到達(dá) 通過所述交點(diǎn)的與所述第一軸平行的第一軸方向線以及與第二軸平行的第二軸方 向線為止的第一時(shí)間以及第二時(shí)間，而且所述控制機(jī)構(gòu)在所述第二時(shí)間小于第一時(shí)間的情況下，以至少兩個(gè)時(shí)間相 等的方式來延遲所述相對(duì)移動(dòng)的重疊移動(dòng)開始時(shí)間。
全文摘要
本發(fā)明提供一種機(jī)床的移動(dòng)控制裝置，在切換加工所使用的工具時(shí)，使刀架與工件沿著不干擾的短移動(dòng)路徑，在短時(shí)間內(nèi)相對(duì)移動(dòng)。設(shè)置工具進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置68，所述工具進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置68使刀架與工件在第一軸上以及與所述第一軸交叉的第二軸上相對(duì)移動(dòng)，并且使向所述兩個(gè)軸方向的相對(duì)移動(dòng)重疊，由此使工件沿著刀架周圍而相對(duì)地圍繞移動(dòng)。CPU56、RAM58等在第一軸與第二軸的重疊部，設(shè)定工件與刀架不干擾而可相對(duì)移動(dòng)的移動(dòng)邊界圓弧。CPU56、RAM58等控制工具進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置68的動(dòng)作，以使工件沿著刀架周圍，從第一軸上通過移動(dòng)邊界圓弧外側(cè)的移動(dòng)軌跡而向第二軸上相對(duì)移動(dòng)。
文檔編號(hào)B23Q15/00GK101372084SQ200810131208
公開日2009年2月25日 申請(qǐng)日期2008年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月30日
發(fā)明者矢崎訓(xùn)之 申請(qǐng)人:星精密株式會(huì)社