JP2003263206A - 工作機械の誤作防止制御システム - Google Patents

工作機械の誤作防止制御システム

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JP2003263206A
JP2003263206A JP2002061888A JP2002061888A JP2003263206A JP 2003263206 A JP2003263206 A JP 2003263206A JP 2002061888 A JP2002061888 A JP 2002061888A JP 2002061888 A JP2002061888 A JP 2002061888A JP 2003263206 A JP2003263206 A JP 2003263206A
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JP
Japan
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monitoring
machine tool
edge position
machining
personal computer
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JP2002061888A
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English (en)
Inventor
Yoshimitsu Yoshinaka
良充 吉中
Junichi Hirai
純一 平井
Tetsuya Chiba
哲也 千葉
Akihiko Harima
昭彦 張間
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】自動運転、手動運転の違いに関わらず、加工ミ
スを防止すること。 【解決手段】加工情報を基に作成した仕上げ加工プログ
ラムを数値制御装置に提示する工作機械制御用パソコン
と、工作機械の刃先位置を検出する検出器と、検出器よ
り得る刃先位置情報に基づいて刃先位置が仕上げ形状内
に進入していないかどうかを監視する監視手段と、該監
視手段によって刃先位置が仕上げ形状内に進入したと判
定した場合に工作機械を停止させる指示を行なう停止手
段と、監視手段および停止手段を有する仕上げ形状の監
視を行なう監視用パソコンとを有し、自動運転では検出
器から得られる刃先位置情報を基に、手動運転では工作
機械から直接取り込まれる機械座標位置の情報を基に監
視用パソコンは仕上げ形状の監視を行う、かつ監視に基
づく停止の指示は、数値制御装置の数値制御に優先して
行なわれることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、NC装置等の自動
工作機械において、自動運転、手動運転の違いに関わら
ず、加工ミスを防止することのできる誤作防止制御シス
テムに関する。
【0002】
【従来の技術】特開昭63−288641号公報には、
NC装置等の自動工作機械において、工作機械の加工禁
止領域を加工物の形状に等しくなるように予め設定する
と共に、使用する工具の刃先の外方に所定の寸法を付加
した位置を刃先と設定し、刃先が前記加工禁止領域内に
入ったときに前記工作機械の制御部に停止指令を送って
作業を中断する工作機械の加工ミス防止システムが記載
されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】工作機械加工では、自
動運転と比較して作業者の作業熟練度が問われる手動運
転時において寸法ミス等の不良の発生する危険性は高く
なり、その中でも特に工具位置を変更するための手動早
送りにおいて危険性は最も高くなる。
【0004】しかしながら、特開昭63−288641
号公報のシステムでは、工作機械を自動運転している場
合には、加工ミス防止システムが機能するが、作業者が
手動で運転する場合には機能しない。そのため、手動運
転中に加工ミスが生じてしまい、材料を無駄にしてしま
うだけでなく、工作機械の故障にもつながる。
【0005】また、自動運転時においても、作業開始前
に工具を原点復帰していない、バイトの付け間違い等の
人為的ミスを回避することができない。
【0006】本発明は、自動運転、手動運転の違いにか
かわらず加工ミスを防止するシステムを提供することを
目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、加工情報を基に作成した加工プログラム
を数値制御装置に提示する工作機械制御用パソコンと、
工作機械の刃先位置を検出する検出器と、検出器によっ
て検出された刃先位置情報に基づいて刃先位置が仕上げ
形状内に進入していないかどうかを監視する監視手段
と、該監視手段によって刃先位置が前記仕上げ形状内に
進入したと判定した場合に工作機械を停止させる指示を
する停止手段と、監視手段および停止手段を管理して仕
上げ形状の監視を行なう監視用パソコンとを有し、自動
運転では検出器から得られる刃先位置情報を基に、手動
運転では工作機械から直接取り込まれる機械座標位置の
情報を基に監視用パソコンは仕上げ形状の監視を行い、
かつ監視に基づく停止の指示は、数値制御装置の数値制
御に優先して行なわれることを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例につい
て、図面を用いて説明する。
【0009】図1は本実施例の全体システムの構成を示
すものであり、工作機械としては旋盤を例示している。
本システムは、概ね旋盤1の工作機械を制御する数値制
御手段2と旋盤の刃先位置が仕上げ寸法内に進入してい
ないかどうかを監視する監視手段及び前記監視手段によ
って工具刃先が前記仕上げ寸法内に進入した場合に前記
工作機械を停止させる停止手段を管理する監視用パソコ
ン5と加工プログラム、仕上げ形状を一括管理し、自動
運転時の加工制御を行う工作機械制御用パソコン6と製
品情報、加工状況等を表示する大画面ディスプレイ7を
備えたものである。
【0010】数値制御装置2は、加工情報READ/W
RITE機能、機械座標位置外部出力機能を備えてお
り、旋盤1より直接得られる機械座標位置を外部出力す
ることが可能である。工作機械制御用パソコン6は、加
工情報READ/WRITE機能、加工プログラム管理
機能、演算機能、加工シミュレーション機能、工作機械
運転制御機能を備えており、自動運転時の事前準備及び
加工制御を行う。監視用パソコン5は、機械運転モード
取得機能、機械現在位置取得機能、仕上げ形状への喰い
込み量計算・判定機能、非常停止指令出力機能を備えて
おり、工具刃先位置と仕上げ形状との比較により誤作を
防止できる。
【0011】まず、手動運転時における誤作防止方法を
説明する。
【0012】自動運転において、工具刃先は数値制御装
置2から旋盤1に与えられた加工プログラムにより移動
する。この位置を旋盤1に設置されたリニアスケール3
(検出器)にて測定し、分配器4により数値制御装置2
にフィードバックさせる。次に、このデータを数値制御
装置2において、旋盤1に与えた加工プログラムと比較
することにより、工具刃先を正確な位置に移動すること
ができる。そのため、リニアスケール3(検出器)で測
定した工具刃先位置を分配器4から取得し、仕上げ形状
と比較することにより誤作防止を計ることが可能とな
る。
【0013】しかし、手動運転の場合では、実際に作業
者によって移動させられた工具刃先位置を知ることがで
きればよいので、直接旋盤1から得られる工具座標位置
を数値制御装置2により監視用パソコン5に入力し、工
具刃先の現在位置を得る。この得られた現在位置が仕上
げ形状内に侵入した場合に、旋盤を停止させる。この判
定頻度は、パルサ移動及び手動切削送りの場合には、1
パルスごとにチェックし、仕上げ形状に対して入り込ん
だら、旋盤を停止する。また、手動早送りの場合には、
仕上形状から20〜30mm外側の領域を刃先進入禁止
領域と定め、作業者が刃先を移動させる際に、刃先が領
域内に侵入し、工作物を傷つけること無いよう旋盤を停
止させる。
【0014】上記方法により、手動運転における作業者
の操作ミスに起因するワークの削り過ぎや傷を付ける等
の誤作を防止することができる。
【0015】次に自動運転における誤作防止方法を説明
する。
【0016】工作機械制御用パソコン6は、CAD/C
AMシステムで作成された加工プログラム、仕上げ形状
等の加工情報と、数値制御装置2より補正コード、座標
系、セッティングパラメータ、機械現在位置等の情報を
取得する。次に、これらの情報に関するデータを用いて
加工プログラムの修正を行い、この修正した加工プログ
ラムを用いた加工シミュレーションによりデータの検証
を行う。検証結果が正しければ、加工プログラムを数値
制御装置2に入力し、加工を開始する。また、このとき
仕上げ形状および仕上げ加工プログラムは監視用パソコ
ン5と共有される。加工開始後、工具刃先位置はリニア
スケール3(検出器)で測定され、分配器4より監視用
パソコン5に入力される。この工具刃先位置は、仕上げ
形状と比較され、工具刃先位置が仕上げ形状内に入り込
んだ場合に数値制御装置2に停止指令を出力し、旋盤を
停止する。
【0017】このように監視用パソコン5は、検出器の
工具先位置情報と加工プログラムを照らし合わせて工具
先位置が仕上げ形状に入り込んだときには数値制御装置
2に優先して工作機械を停止させる。このため、工作機
械の停止に関しては監視用パソコン5が数値制御装置2
に上位命令系になっている。
【0018】図2は誤作防止形状の設定、判定方法を示
す。
【0019】まず、仕上げ形状に対して、矩形の粗チェ
ック形状を設定する。各矩形要素は番号を付けて管理さ
れる。図2において粗チェック形状は以下のようにな
る。
【0020】 (1) 20≦Z≦80 0≦X≦25 (2) 80≦Z≦100 0≦X≦75 (3) 100≦Z≦125 0≦X≦100 (4) 125≦Z≦145 0≦X≦75 (5) 145≦Z≦205 0≦X≦25 この各矩形要素の範囲内に含まれる線分において、仕上
げ形状となる線分に番号(図2:A〜I)を付けて取り
出す。次に、各矩形要素から外れる線分(図2:a〜
d)を詳細チェック形状と設定し、線分の領域を定め
る。この詳細チェック形状と粗チェック形状から完全な
仕上げ形状を表す線分が設定できる。仕上げ形状への食
い込み量計算・判定には、この仕上げ形状を表す線分に
対する工具刃先位置のin/out判定(交点計測)を
行い、交点を取る場合に数値制御装置2に停止指令を送
り、旋盤1を停止させる。
【0021】図3は誤作防止操作全体を示すフローチャ
ートである。
【0022】まず、ステップS1にて工作機械、工作機
械制御用パソコン、監視用パソコンの初期設定を行う。
加工プログラム及び仕上げ形状の取り込み、製品の加工
情報に基づく工作機械及び監視用パソコンの初期設定、
工作機械の精度を考慮した不感帯(仕上げ形状に一定の
クリアランスを設ける。)の設定を工作機械制御用パソ
コン上で行う。ステップS2では、バイトの選択ミスを
チェックする。加工に使用するバイトを間違っている場
合には、ブザーにて作業者に知らせる。ステップS3で
は、作業者が工作機械のメモリモードの切り替えを行
い、自動運転、手動運転を選択する。手動運転の場合に
は、ステップS4において加工を開始する。加工が終了
したらステップS1に戻る。
【0023】自動運転の場合には、ステップS4でプロ
グラム番号の入力、呼び出しを行い、ステップS5で加
工プログラムの確認、工作機械現在位置表示の確認及び
補正情報を用いたプログラムの修正を行う。次にステッ
プS6では、ステップS4で指定したプログラムを用い
て加工シミュレーションを行い、データの検証を行う。
検証結果が正しければ、この加工に関係する必要情報
(工具補正等)を数値制御装置へメモリ転送する。
【0024】ステップ7では、ワーク位置を取得する。
バイトを加工前のワークに触れさせることにより、工作
機械座標系でのワーク位置を把握する。次にステップS
8において誤作防止装置を開始させ、ステップS7で取
得したワーク位置に合わせて加工プログラム及び仕上げ
形状の座標系を機械座標系に自動シフトさせる。
【0025】最後にステップS9において加工プログラ
ムを数値制御装置にメモリ転送し、加工を開始する。加
工が終了したら、ステップS1に戻り、以下この操作を
繰り返す。
【0026】これらの加工準備は、工作機械脇の作業台
に付設された大画面ディスプレイで行い、また、加工開
始後も加工状況を大画面ディスプレイで確認することが
可能である。
【0027】
【発明の効果】本発明によれば、自動運転だけでなく、
作業者による手動運転時においても誤作を防止すること
が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係わるもので、工作機械の誤
作防止システム概要図。
【図2】本発明の実施例に係わるもので、工作機械で加
工されるワークの仕上がり形状を示す図。
【図3】本発明の実施例に係わるもので、誤動作防止シ
ステムのフローチャート。
【符号の説明】
1…旋盤、2…数値制御装置、3…リニアスケール、4
…分配器、5…監視用パソコン、6…工作機械制御用パ
ソコン、7…大画面ディスプレイ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 千葉 哲也 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式会 社日立製作所火力・水力事業部内 (72)発明者 張間 昭彦 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式会 社日立製作所火力・水力事業部内 Fターム(参考) 3C011 AA11 3C029 FF05 5H269 AB02 GG01 HH03 JJ02 MM05 NN02 PP03 QB02 QB03

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】数値制御装置を有する工作機械の誤作防止
    制御システムにおいて、 加工情報を基に作成した加工プログラムを前記数値制御
    装置に提示する工作機械制御用パソコンと、工作機械の
    刃先位置を検出する検出器と、前記検出器によって検出
    された刃先位置情報に基づいて前記刃先位置が仕上げ形
    状内に進入していないかどうかを監視する監視手段と、
    該監視手段によって前記刃先位置が前記仕上げ形状内に
    進入したと判定した場合に前記工作機械を停止させる指
    示をする停止手段と、前記監視手段および前記停止手段
    を管理して前記仕上げ形状の監視を行なう監視用パソコ
    ンとを有し、自動運転では前記検出器から得られる刃先
    位置情報を基に、手動運転では前記工作機械から直接取
    り込まれる機械座標位置の情報を基に前記監視用パソコ
    ンは前記仕上げ形状の監視を行い、かつ該監視に基づく
    停止の指示は、前記数値制御装置の数値制御に優先して
    行なわれることを特徴とする工作機械の誤作防止制御シ
    ステム。
  2. 【請求項2】数値制御する数値制御装置を有する工作機
    械の誤作防止制御システムにおいて、 加工情報を基に作成した加工プログラムを前記数値制御
    装置に提示する工作機械制御用パソコンと、工作機械の
    刃先位置を検出する検出器と、前記検出器より得る刃先
    位置情報に基づいて前記刃先位置が仕上げ形状内に進入
    していないかどうかを監視する監視手段と、該監視手段
    によって前記刃先位置が前記仕上げ形状内に進入したと
    判定した場合に前記工作機械を停止させる指示を行なう
    停止手段と、前記監視手段および前記停止手段を有し、
    かつ前記仕上げ形状の監視を行なう監視用パソコンとを
    有し、前記加工プログラムは前記数値制御装置からの情
    報をも加味し、かつ加工シミュレーションを試みて作成
    し、自動運転では前記検出器から得られる刃先位置情報
    を基に、手動運転では前記工作機械から直接取り込まれ
    る機械座標位置の情報を基に前記監視用パソコンは仕上
    げ形状の監視を行い、かつ前記監視に基づく停止の指示
    は、前記数値制御装置の数値制御に優先して行なわれる
    ことを特徴とする工作機械の誤作防止制御システム。
  3. 【請求項3】請求項1または2に記載された工作機械の
    誤作防止制御システムにおいて、 前記監視用パソコンの監視は仕上げ形状に照らして行な
    われることを特徴とする工作機械の誤作防止制御システ
    ム。
  4. 【請求項4】請求項1から3のいずれか一つに記載され
    た工作機械の誤作防止制御システムにおいて、 前記手動運転に際し、作業者が移動させた工具刃先位置
    を前記工作機械から直接取り込み、得られた工具刃先位
    置が前記仕上げ形状内に侵入した場合に前記工作機械を
    停止させることにより、加工ミスを防止することを特徴
    とする工作機械の誤作防止制御システム。
  5. 【請求項5】請求項1から3のいずれか一つに記載され
    た工作機械の誤作防止制御システムにおいて、 自動運転に際し、予め加工開始前の工作機械座標位置に
    関する情報を取得し、この情報に応じて前記加工情報及
    び仕上げ形状の座標系を自動的にシフトさせることによ
    り、前記加工プログラムを修正することを特徴とする工
    作機械の誤作防止制御システム。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102990413A (zh) * 2012-11-29 2013-03-27 中山市利群精密实业有限公司 一种用于模具加工的防弹刀过切机构
CN109108735A (zh) * 2018-09-25 2019-01-01 四川明日宇航工业有限责任公司 铣削类数控机加工刀具智能互检系统及方法

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