JP2003305627A - 数値制御装置における被加工物中心位置検出方法および数値制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被加工物の中心位置検出を特別なセンサ、計
測装置や、特別なハードウェア構成を数値制御装置に付
加することなく簡便に行うこと。 【解決手段】 工具の先端が被加工物の外周面に衝突す
る時の主軸モータの負荷電流の増減変化の極性より被加
工物の中心軸線に対する工具保有軸のオフセット方向を
検出し、オフセット量が低減する方向へ工具保有軸を移
動させて衝突時の主軸モータ負荷電流の増減変化の極性
より工具保有軸のオフセット方向の検出を繰り返し、主
軸モータ負荷電流の増減変化の極性が反転する位置より
被加工物の中心位置を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、数値制御装置に
おける被加工物中心位置検出方法および数値制御装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３５は数値制御装置の従来例を示して
いる。この数値制御装置１は、加工プログラム解析処理
部１０と、加工プログラムを格納するメモリ２０と、パ
ラメータ設定部２１と、画面表示処理部２２と、補間処
理部３０と、機械制御信号処理部５０と、シーケンス回
路をなすラダー回路部５５と、各可動軸毎に設けられた
軸制御部６０と、軸移動量入出力回路７０とを有してい
る。

【０００３】軸移動量入出力回路７０には各系統の可動
軸のサーボ制御部８０が接続され、また各サーボ制御部
８０には各可動軸のサーボモータ９０が接続されてい
る。なお、図には示されていないが、サーボモータ９０
は位置検出用のパルスゼネレータ付きのものであり、サ
ーボ制御部８０はパルスゼネレータよりの位置フィード
バック信号による位置ループを有する。

【０００４】この数値制御装置１では、テープリーダ等
から読み込まれた加工プログラムはメモリ２０に格納さ
れる。加工プログラムを実行する際には、メモリ２０か
ら１ブロックずつ加工プログラムを読み出し、加工プロ
グラム解析処理部１０によって加工プログラムを解析処
理し、各ブロックの終点位置等を算出する。この終点位
置を補間処理部３０の補間処理手段３１によって処理
し、終点位置を各可動軸の単位時間当たりの移動指令に
分配する。

【０００５】この移動指令は、軸制御部６０による加減
速処理によって予め指定された加減速パターンに従って
加減速を考慮した単位時間当たりの移動指令に変換さ
れ、軸移動量入出力回路７０よりサーボ制御部８０へサ
ーボ移動指令として出力される。

【０００６】このサーボ移動指令によりサーボ制御部８
０は図示されていない工作機械に取り付けられているサ
ーボモータ９０に対して回転指令を与える。

【０００７】また、切削油のオン・オフ等の機械信号は
機械制御を記述するラダー回路部５５を介して機械制御
信号処理部５０で処理され、処理結果などは補間処理部
３０に伝えられる。

【０００８】図示していないキー入力手段によって設定
された各可動軸の加減速時定数等はパラメータ設定部２
１が処理してメモリ２０に格納される。このようにして
格納されたパラメータ等は画面表示処理部２２によって
図示していない表示器に表示されるので、パラメータ等
の内容を確認することができる。

【０００９】工具長補正を自動的に行うために、工具Ｔ
の先端が突当てられたことを検出する圧電素子などによ
るセンサ１００（図３６参照）が設けられており、数値
制御装置１には、センサ１００の信号を取り込みセンサ
信号入力回路１０１と、センサ信号の入力処理を行うセ
ンサ入力処理部１０２とが設けられている。

【００１０】また、加工プログラム解析部１０には加工
プログラム解析手段１１に加えて工具長補正指令解析手
段１２が、補間処理部３０には補正量算出手段３２が、
軸制御部６０には移動量キャンセル手段６１と、軸移動
量入出力回路７０を介してサーボ制御部８０より座標位
置情報を取り込む位置検出手段６２とが設けられてい
る。

【００１１】なお、ここでは、工具Ｔの工具長方向はＸ
軸方向であるとする。このことにより移動量キャンセル
手段６１と位置検出手段６２はＸ軸の軸制御部６０に設
けられる。

【００１２】この数値制御装置１では、加工プログラム
解析手段１１が一つのプログラム指令である工具長補正
指令を解析すると、工具保有軸（Ｘ軸）が図３６に示さ
れているような測定開始位置に移動し、工具保有軸がセ
ンサ１００へ向けてＸ軸移動する。

【００１３】工具保有軸に装備されている工具Ｔの先端
がセンサ１００に衝突すると、そのことがセンサ１００
のセンサ信号により検知され、移動量キャンセル手段６
１が直ちにＸ軸移動を停止させて残りのＸ軸移動指令を
キャンセルし、補正量算出手段３２が、位置検出手段６
２により検出される軸停止時、換言すれば工具長測定点
でのＸ軸座標値Ｘａと測定開始位置のＸ軸座標値Ｘｏと
の差により工具長補正量を算出し、この工具長補正量に
よって工具長を自動補正することが行われる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】従来の数値制御装置に
おける工具長補正では、工具長測定のために専用のセン
サを使用している、すなわち、工具長補正のための工具
長測定のためだけにセンサが必要であり、また軸制御の
ための通常のハードウェア構成とは別に、センサ信号を
取り込むためのセンサ信号入力回路やセンサ入力処理部
を構成する特別なハードウェア構成を数値制御装置に付
加しなければならないと云う問題点がある。

【００１５】旋盤などにおいて、円形横断面の棒状の被
加工物（以下、ワークと云うことがある）を主軸によっ
て自身の中心軸線周りに回転させてバイト工具などによ
り旋削する場合には、バイト工具の刃先位置とワークの
中心位置とが合致している必要があるが、従来の数値制
御装置では、ワークの中心位置を特別な計測装置を使用
せずに自動的に検出することができないため、バイト工
具の刃先位置をワークの中心位置に合致させることを自
動化できないと云う問題点がある。

【００１６】また従来の数値制御装置では、画像処理手
段などを含む特別な計測装置を使用しなけば、工具の摩
耗度合いを検出することができないため、オペレータが
工具の交換時期を把握するには、相当の経験を要すると
云う問題点があった。

【００１７】この発明は、上述の如き問題点に着目して
なされたものであり、特別なセンサ、計測装置や、特別
なハードウェア構成を数値制御装置に付加することなく
被加工物の中心位置を検出し得る数値制御装置における
被加工物中心位置検出方法および数値制御装置を得るこ
とを目的としている。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、この発明に係る数値制御装置における被加工物中
心位置検出方法は、円形横断面の棒状の被加工物を回転
させる主軸モータをサーボロックさせた状態で主軸モー
タの負荷電流を検出し、工具保有軸を軸移動させて当該
工具保有軸に装着されている工具の先端を前記被加工物
の外周面に衝突させ、この衝突時の前記主軸モータの負
荷電流の増減変化の極性より前記被加工物の中心軸線に
対する前記工具保有軸のオフセット方向を検出し、オフ
セット量が低減する方向へ前記工具保有軸を移動させて
衝突時の主軸モータ負荷電流の増減変化の極性より前記
工具保有軸のオフセット方向の検出を繰り返し、主軸モ
ータ負荷電流の増減変化の極性が反転する位置より前記
被加工物の中心位置を検出するものである。

【００１９】この発明に係る数値制御装置における被加
工物中心位置検出方法では、工具の先端が被加工物の外
周面に衝突する時の主軸モータの負荷電流の増減変化の
極性より被加工物の中心軸線に対する前記工具保有軸の
オフセット方向を検出し、オフセット量が低減する方向
へ工具保有軸を移動させて衝突時の主軸モータ負荷電流
の増減変化の極性より工具保有軸のオフセット方向の検
出を繰り返し、主軸モータ負荷電流の増減変化の極性が
反転する位置より前記被加工物の中心位置を検出する。

【００２０】つぎの発明に係る数値制御装置における被
加工物中心位置検出方法は、円形横断面の棒状の被加工
物に対して工具保有軸を径方向に移動させ、当該工具保
有軸に装着されている工具の側面が前記被加工物の外周
面に衝突したことを前記工具保有軸のモータ負荷電流の
変化より検出し、この衝突時の前記工具保有軸の径方向
の座標値より前記被加工物の中心位置を算出するもので
ある。

【００２１】この発明に係る数値制御装置における被加
工物中心位置検出方法では、工具の側面が前記被加工物
の外周面に衝突したことを工具保有軸のモータ負荷電流
の変化より検出し、この衝突時の工具保有軸の径方向の
座標値より被加工物の中心位置を算出する。

【００２２】つぎの発明に係る数値制御装置は、ワーク
中心を決定するワーク中心決定指令を解析するワーク中
心決定指令解析手段と、前記ワーク中心決定指令により
円形横断面の棒状の被加工物を回転させる主軸モータを
サーボロックさせた状態で主軸モータの負荷電流を検出
し、工具保有軸を軸移動させて当該工具保有軸に装着さ
れている工具の先端を前記被加工物の外周面に衝突さ
せ、この衝突時の前記主軸モータの負荷電流の増減変化
の極性より前記被加工物の中心軸線に対する前記工具保
有軸のオフセット方向を検出し、オフセット量が低減す
る方向へ前記工具保有軸を移動させて衝突時の主軸モー
タ負荷電流の増減変化の極性より前記工具保有軸のオフ
セット方向の検出を繰り返し、主軸モータ負荷電流の増
減変化の極性が反転する位置より前記被加工物の中心位
置を検出するワーク中心決定手段とを有しているもので
ある。

【００２３】この発明に係る数値制御装置では、ワーク
中心決定指令解析手段がワーク中心決定指令を解析し、
ワーク中心決定手段が、被加工物を回転させる主軸モー
タをサーボロックさせた状態で、工具の先端が被加工物
の外周面に衝突した時の主軸モータの負荷電流の増減変
化の極性より被加工物の中心軸線に対する工具保有軸の
オフセット方向を検出し、オフセット量が低減する方向
へ前記工具保有軸を移動させて衝突時の主軸モータ負荷
電流の増減変化の極性より前記工具保有軸のオフセット
方向の検出を繰り返し、主軸モータ負荷電流の増減変化
の極性が反転する位置より前記被加工物の中心位置を検
出する。

【００２４】つぎの発明に係る数値制御装置は、ワーク
中心を算出するワーク中心算出指令を解析するワーク中
心算出指令解析手段と、前記ワーク中心算出指令により
円形横断面の棒状の被加工物に対して工具保有軸を径方
向に移動させ、当該工具保有軸に装着されている工具の
側面が前記被加工物に衝突したことを前記工具保有軸の
モータ負荷電流の変化より検出し、この衝突時の前記工
具保有軸の径方向の座標値より前記被加工物の中心位置
を算出するワーク中心算出手段とを有しているものであ
る。

【００２５】この発明に係る数値制御装置では、ワーク
中心算出指令解析手段がワーク中心算出指令を解析し、
ワーク中心算出手段が、被加工物に対して工具保有軸を
径方向に移動させて工具の側面が前記被加工物に衝突し
たことを工具保有軸のモータ負荷電流の変化より検出
し、この衝突時の工具保有軸の径方向の座標値より被加
工物の中心位置を算出する。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下に添付の図を参照してこの発
明の実施の形態を詳細に説明する。なお、以下に説明す
るこの発明の実施の形態において上述の従来例と同一構
成の部分は、上述の従来例に付した符号と同一の符号を
付してその説明を省略する。

【００２７】（実施の形態１）図１はこの発明に係る数
値制御装置の実施の形態１を示している。

【００２８】この数値制御装置１における工具保有軸は
Ｘ軸であり、Ｘ軸と同一方向に軸移動可能に衝突面板２
００（図２参照）が設けられている。衝突面板２００
は、金属板などにより構成され、Ｘ軸と直交して工具保
有軸の工具Ｔと対向する平面２０１を有している。な
お、ここでは、衝突面板２００の可動軸をＷ軸とする。

【００２９】この数値制御装置１は、加工プログラム解
析部１０に、加工プログラム解析手段１１に加えて、工
具保有軸（Ｘ軸）を全ストローク或いは所定ストローク
だけ軸移動させて工具保有軸のモータ負荷電流をサンプ
リングするサンプリングモード指令を解析するサンプリ
ングモード指令解析手段１３と、所定の測定開始座標位
置から工具保有軸を軸移動させる工具長測定指令を解析
する工具長測定指令解析手段１４とを有している。

【００３０】補間処理部３０は、補間処理手段３１に加
えて、補正量算出手段３２と、サンプリング電流解析手
段３３と、衝突面板軸移動補間処理手段３４とを有して
いる。

【００３１】Ｘ軸用の軸制御部６０は、移動量キャンセ
ル手段６１と、位置検出手段６２と、サーボ電流値入力
手段６３と、電流値サンプリング手段６４と、衝突検出
手段６５とを有している。

【００３２】数値制御装置１にはＸ軸用のサーボモータ
９０の負荷電流（以下、サーボ電流値と云うことがあ
る）を入力するサーボ電流値入力回路７１が設けられて
おり、サーボ電流値入力回路７１によって入力されたサ
ーボ電流値はＸ軸用軸制御部６０のサーボ電流値入力手
段６３を介して電流値サンプリング手段６４と衝突検出
手段６５とに与えられる。

【００３３】電流値サンプリング手段６４は、サンプリ
ングモード指令解析手段１３によるサンプリングモード
指令の解析により動作し、全ストローク或いは所定スト
ロークに亙る工具保有軸のＸ軸移動においてサンプリン
グされたモータ電流値をメモリ２０に書き込む。

【００３４】サンプリング電流解析手段３３は、サンプ
リングモード指令によって全ストローク或いは所定スト
ロークの軸移動に亙ってサンプリングされたサーボ電流
値（メモリ２０に書き込まれているサーボ電流値のデー
タ列）より、サーボ電流値の変動が少ないストローク領
域を検出する。

【００３５】ここでのサーボ電流値の変動は図３に例示
されているような特性を示し、このサーボ電流値の変動
は、主として、工具保有軸の送りねじ機構部をなすリー
タンパイプ式やデフレクタ式のボールねじナットのボー
ルが循環する際の抵抗変動に起因するものであり、これ
は、送りねじの移動開始時（ボールねじナットのボール
循環開始時）や、潤滑油温度が低い低温時において顕著
なものになる。

【００３６】衝突面板軸移動補間処理手段３４は、サン
プリング電流解析手段３３によって検出された前記スト
ローク領域で衝突面板２００に工具先端が衝突するよう
に衝突面板２００をＷ軸移動させる補間処理を行う。

【００３７】工具保有軸は工具長測定指令解析手段１４
による工具長測定指令の解析によって所定の測定開始座
標位置からＸ軸移動し、衝突検出手段６５は、このＸ軸
移動下においてサーボ電流値入力手段６３よりサーボ電
流値を取り込み、このサーボ電流値の変化より工具Ｔの
先端が衝突面板２００の平面（対向面部）２０１に衝突
したことを検出する。なお、測定開始座標位置は衝突面
板２００の配置位置に応じて適正な位置に可変設定され
る。

【００３８】サーボ電流値の変化より工具Ｔの先端が衝
突面板２００の平面２０１に衝突したことの検出は、図
４（ａ）に示されているように、負荷電流が衝突検出レ
ベルを超えたことにより、あるいは図４（ｂ）に示され
ているように、負荷電流の増加率が所定値を超えたこと
により行われ、衝突検出レベルなどは負荷電流のサンプ
リング結果より適正値に可変設定することができる。

【００３９】移動量キャンセル手段６１は衝突検出手段
６５によって工具Ｔの先端が衝突面板２００の平面２０
１に衝突したことが検出されることにより直ちにＸ軸移
動を停止させて残りのＸ軸移動指令をキャンセルし、補
正量算出手段３２は、この軸停止時に位置検出手段６２
により検出されるＸ軸座標値、即ち工具長測定点でのＸ
軸座標値Ｘａと測定開始位置のＸ軸座標値Ｘｏとの差に
より工具長補正量を算出する。

【００４０】補間処理部３０は補正量算出手段３２によ
り算出された工具長補正量によって工具長を自動補正す
る。

【００４１】つぎに、図５に示されているフローチャー
トを参照して上述のような構成による数値制御装置によ
る工具長補正方法の実施手順を説明する。

【００４２】電流サンプリングモード指定の場合には
（ステップＳ１０）、衝突面板２００を退避させ（ステ
ップＳ１１）、工具保有軸を全ストロークに亙ってＸ軸
移動させ、電流値サンプリング手段６４によって工具保
有軸のモータ負荷電流をサンプリングし、これをメモリ
２０に登録する（ステップＳ１２）。

【００４３】つぎに、メモリ２０に書き込まれている全
ストロークのサンプリング負荷電流をサンプリング電流
解析手段３３によって解析し、サーボ電流値の変動が少
ないストローク領域を検出する（ステップＳ１３）。

【００４４】つぎに、サンプリング電流解析手段３３に
よって検出された負荷電流変動が少ないストローク領域
で衝突面板２００に工具先端が衝突するように、衝突面
板軸移動補間処理手段３４が衝突面板２００をＷ軸移動
させる補間処理を行う。これにより衝突面板２００が負
荷電流の変動が少ない箇所に位置決めされ、この位置を
基準にパラメータで決められた範囲を工具長の測定領域
とする（ステップＳ１４）。

【００４５】つぎに、負荷電流変動が少ないストローク
領域でのサーボ電流値に応じて衝突検出負荷電流レベル
を決定し（ステップＳ１５）、衝突面板２００の配置位
置に基づいて測定開始位置を変更する（ステップＳ１
６）。

【００４６】工具長測定指令では（ステップＳ１７）、
まず工具保有軸（ツール）を測定開始位置に位置決めし
（ステップＳ１８）、工具保有軸を工具長測定速度（１
０ｍｍ／分程度）により衝突面板２００に接近する方向
にＸ軸移動させる（ステップＳ１９）。

【００４７】この軸移動下で、工具保有軸のモータ負荷
電流を検出し（ステップＳ２０）、モータ負荷電流が衝
突検出負荷電流レベルを超えたか否かを衝突検出手段６
５によって判別する（ステップＳ２１）。この衝突検出
はサーボ電流値の変動が少ないストローク領域で行われ
るから、誤検出のない正確な衝突検出が行われる。

【００４８】モータ負荷電流が衝突検出負荷電流レベル
を超えれば、工具Ｔの先端が衝突面板２００の平面２０
１に衝突したとして、移動量キャンセル手段６１によっ
て残りのＸ軸移動指令をキャンセルし、工具保有軸を逆
方向へ早送り（最大送り）速度で移動させ（ステップＳ
２２）、工具Ｔの先端が衝突面板２００の平面２０１に
衝突した位置（工具長測定点）のＸ座標値Ｘａを読み出
し（ステップＳ２３）、補正量算出手段３２によってＸ
軸座標値Ｘａと測定開始位置のＸ軸座標値Ｘｏとの差に
より工具長補正量を算出する（ステップＳ２４）。

【００４９】これにより特別なセンサなどを必要とする
ことなく工具長補正量が得られるようになる。

【００５０】工具Ｔの先端が衝突面板２００の平面２０
１に衝突すれば、即座に工具保有軸を逆方向へ最大送り
速度で移動させることにより、工具先端にチッピングが
生じることが回避される。

【００５１】（実施の形態２）図６はこの発明に係る数
値制御装置の実施の形態２を示している。なお、図６に
於いて、図１に対応する部分は図１に付した符号と同一
の符号を付けてその説明を省略する。

【００５２】この実施の形態では、対向面部として円形
横断面の棒状のワークＷ（図７参照）が使用される。ワ
ークＷは、図７に示されているように、コレットチャッ
ク２１１によって把持され、主軸２１０によって自身の
中心軸線周りに回転される。

【００５３】主軸２１０は主軸モータ９１（図６参照）
により回転駆動され、主軸モータ９１はサーボロック可
能な主軸制御部８１（図６参照）により運転制御され
る。数値制御装置１における工具保有軸はこの実施の形
態でもＸ軸である。

【００５４】この数値制御装置１は、加工プログラム解
析部１０に、加工プログラム解析手段１１に加えて、サ
ンプリングモード指令解析手段１３と、工具長測定指令
解析手段１４と、ワーク中心を計測決定するワーク中心
決定指令を解析するワーク中心決定指令解析手段１５と
を有している。

【００５５】補間処理部３０は、補間処理手段３１に加
えて、補正量算出手段３２と、サンプリング電流解析手
段３３と、ワーク中心決定手段３５と、高速送り付加手
段３６とを有している。

【００５６】Ｘ軸用の軸制御部６０は、移動量キャンセ
ル手段６１と、位置検出手段６２と、サーボ電流値入力
手段６３と、電流値サンプリング手段６４と、衝突検出
手段６５と、主軸電流値入力手段６６とを有している。

【００５７】なお、工具長測定指令解析手段１４、補正
量算出手段３２、サンプリング電流解析手段３３、移動
量キャンセル手段６１、位置検出手段６２、サーボ電流
値入力手段６３、電流値サンプリング手段６４は、実施
の形態１における場合と同等のものである。

【００５８】数値制御装置１にはサーボ電流値入力回路
７１とは別に、主軸モータ９１の負荷電流（以下、主軸
電流値と云うことがある）を入力する主軸電流値入力回
路７２が設けられており、主軸電流値入力回路７１によ
って入力された主軸電流値はＸ軸用軸制御部６０に設け
られている主軸電流値入力手段６６を介して衝突検出手
段６５に与えられる。

【００５９】衝突検出手段６５は、工具保有軸のＸ軸移
動下においてサーボ電流値入力手段６３よりサーボ電流
値を取り込み、このサーボ電流値の変化より工具Ｔの先
端がワークＷの外周面に衝突したことを検出し、また主
軸モータ９１をサーボロックした状態において主軸電流
値入力手段６６より主軸電流値を取り込み、この主軸電
流値の変化より工具Ｔの先端がワークＷの外周面に衝突
したことを検出する。

【００６０】ワーク中心決定手段３５は、ワーク中心決
定指令により、主軸モータ９１をサーボロックさせた状
態で、主軸モータ９１の負荷電流を取り込み、工具保有
軸をＸ軸移動させて工具保有軸に装着されている工具Ｔ
の先端をワークＷの外周面に衝突させた時の主軸モータ
９１の負荷電流の増減変化の極性よりワークＷの中心軸
線に対する工具保有軸のＹ軸方向のオフセット方向を検
出し、オフセット量が低減する方向へ工具保有軸をＹ軸
移動させ、衝突時の主軸モータ９１の負荷電流の増減変
化の極性より工具保有軸のオフセット方向の検出を繰り
返し、主軸モータ負荷電流の増減変化の極性が反転する
位置よりワークＷの中心位置を検出する。

【００６１】高速送り付加手段３６は、サンプリング電
流解析手段３３によるサンプリング電流の解析により工
具長測定領域におけるＸ軸のモータ負荷電流の変動が大
きい場合に、工具先端をワークＷに衝突させることに先
立って工具保有軸（ツール）を測定開始座標位置まで高
速移動させる。この高速移動速度は３０００ｍｍ／分程
度であってよい。

【００６２】つぎに図８、図９、図１２に示されている
フローチャートを参照して上述のような構成による数値
制御装置による被加工物中心位置検出方法および中心工
具長補正方法の実施手順を説明する。

【００６３】先ず準備プロセスとして、図８に示されて
いる負荷電流サンプリングルーチンを実行する。このル
ーチンでは、まず工具保有軸（ツール）を測定開始位置
に位置決めし（ステップＳ３０）、ワークＷを−Ｚ軸方
向（図７にて右側）に移動させてワークＷを退避させる
（ステップＳ３１）。つぎに工具保有軸を工具長の測定
領域に対応する所定ストロークに亙ってＸ軸移動させ、
電流値サンプリング手段６４によって工具保有軸のモー
タ負荷電流をサンプリングし、これをメモリ２０に登録
する（ステップＳ３２）。

【００６４】つぎにメモリ２０に書き込まれている工具
長測定領域の負荷電流をサンプリング電流解析手段３３
によって解析し（ステップＳ３３）、工具長の測定領域
に所定レベル以上の負荷変動があるか否かを判別する
（ステップＳ３４）。工具長の測定領域に所定レベル以
上の負荷変動がある場合には高速送り付加モードを設定
する（ステップＳ３５）。

【００６５】図９はワーク中心決定ルーチンを示してい
る。このルーチンでは、まず工具保有軸（ツール）を測
定開始位置に位置決めし（ステップＳ４０）、ワークＷ
をＺ軸方向（図７にて左側）に移動させてワークＷを位
置決めする（ステップＳ４１）。このワークＷの位置決
め位置は工具保有軸のＸ軸によって工具刃先がワークＷ
の外周面に衝突し得る位置である。

【００６６】つぎに、ワーク中心決定手段３５によって
主軸モータ９１をサーボロック状態にし（ステップＳ４
２）、主軸制御部８１が内蔵している主軸アンプの電流
値の変化が現れやすいように工具ＴのＹ軸方向位置をツ
ール選択位置よりパラメータで指定された初期オフセッ
ト分だけ偏倚させる（ステップＳ４３）。

【００６７】つぎに、工具保有軸を１０ｍｍ／分程度の
工具長測定速度（低速送り）によりワークＷの外周面に
接近する方向にＸ軸移動させる（ステップＳ４４）。

【００６８】この軸移動下で、主軸モータ９１の負荷電
流を検出し（ステップＳ４５）、この負荷電流が衝突検
出負荷電流レベルを超えたか否かを衝突検出手段６５に
よって判別する（ステップＳ４６）。この衝突検出負荷
電流レベルは、図１０に示されているように、プラス側
とマイナス側とがある。

【００６９】図１１に示されているように、工具Ｔがワ
ーク中心より左側にオフセットされていると、工具刃先
がワークＷの外周面に押し付けられることによってワー
クＷを反時計廻り方向を回転せようとする力が作用す
る。主軸モータ９１がサーボロック状態であることによ
り、主軸モータ９１はワークＷの現在の回転角位置を維
持するように動作する。この結果、主軸モータ９１の正
回転方向が時計廻り方向であると、衝突によって主軸モ
ータ９１の負荷電流はプラス側の衝突検出負荷電流レベ
ルを超えることになる。

【００７０】これに対し、工具Ｔがワーク中心より右側
にオフセットされていると、衝突によって主軸モータ９
１の負荷電流はマイナス側の衝突検出負荷電流レベルを
超えることになる。

【００７１】主軸モータ９１の負荷電流がプラス側ある
いはマイナス側の衝突検出負荷電流レベルを超えれば、
工具Ｔの先端がワークＷの外周面に衝突したとして、移
動量キャンセル手段６１によって残りのＸ軸移動指令を
キャンセルし、刃先のチッピング防止のために工具保有
軸を逆方向へ早送り（最大送り）速度で移動させる（ス
テップＳ４７）。

【００７２】つぎにワーク中心決定手段３５が衝突検出
手段２より主軸電流値が増加したか、減少したかの通知
を受け、その増減変化の極性より工具保有軸がワーク中
心より何れの側（図１２にて右側か左側）にオフセット
しているかを検出し（ステップＳ４８）、そのオフセッ
ト量が減少する方向へ工具保有軸をＹ軸移動させる（ス
テップＳ４９）。

【００７３】この後に再び、ステップＳ４４〜ステップ
Ｓ４８と同等の処理を繰り返すことによってオフセット
方向を検出し（ステップＳ５０）、主軸電流値の増減変
化の極性が反転するまで（ステップＳ５１）、オフセッ
ト方向検出とステップＳ４９による工具保有軸のＹ軸移
動を繰り返す。

【００７４】主軸電流値の増減変化の極性が反転すると
云うことは、ステップＳ４９による工具保有軸のＹ軸移
動により、工具保有軸がワーク中心を超え、工具保有軸
のオフセット方向が反転したことを意味する。例えば、
初期オフセットの方向が左側であると、オフセット方向
が右側になったことを意味する。

【００７５】主軸電流値の増減変化の極性が反転すれば
（ステップＳ５１肯定）、オフセット量が減少する方向
へ工具保有軸を微少量だけＹ軸移動させる（ステップＳ
５２）。この後に再び、ステップＳ４４〜ステップＳ４
８と同等の処理を繰り返すことによってオフセット方向
を検出し（ステップＳ５３）、主軸電流値の増減変化の
極性が再度反転するまで（ステップＳ５４）、オフセッ
ト方向検出とステップＳ５３による工具保有軸のＹ軸移
動を繰り返す。

【００７６】主軸電流値の増減変化の極性が反転すれば
（ステップＳ５４肯定）、この極性反転前後の２位置の
Ｙ座標値の平均値よりワーク中心位置を決定する（ステ
ップＳ５５）。

【００７７】これにより、特別な計測装置などを必要と
することなく、ワーク中心位置が自動検出され、バイト
工具などの刃先位置とワークの中心位置との心合わせを
自動化することが可能になる。

【００７８】図１２は工具長測定ルーチンを示してい
る。まず、工具保有軸（ツール）を測定開始位置に位置
決めし（ステップＳ６０）、ワーク中心決定手段３５に
よって測定したワーク中心に工具選択軸（工具刃先）を
位置決めする（ステップＳ６１）。

【００７９】つぎに、負荷サンプリングルーチンで高速
送り付加モードが設定されているか否かを調べる（ステ
ップＳ６３）。高速送り付加モードが設定されていれ
ば、工具保有軸を後退させ（ステップＳ６４）、図１３
に示されているように、後退位置より測定開始位置まで
工具保有軸を高速送りする。

【００８０】この高速送りは、高速送りにより工具保有
軸の送りねじ機構部をなすボールねじナットのボールが
高速循環し、その後の低速送りでも慣性力によりボール
の高速循環が速い状態が得られることによってボールね
じナットのボールが循環する際の抵抗変動に起因する工
具保有軸のサーボ電流値の変動を低減するために行われ
る。図１４は高速送りによってその後の低速送りでの負
荷電流の変動が低減することを模式的に示している。こ
の高速送りによる負荷電流の変動低減効果は、図１５に
示されているように、３０００ｍｍ／分程度で飽和する
から、高速送り速度は３０００ｍｍ／分程度であればよ
い。

【００８１】高速送りにより工具保有軸が測定開始位置
に到達すると、工具保有軸の送り速度が工具長測定速度
に切り換えられ、工具保有軸が工具長の測定領域を低速
送りされる（ステップＳ６６）。

【００８２】この軸移動下で、工具保有軸のモータ負荷
電流を検出し（ステップＳ６７）、モータ負荷電流が衝
突検出負荷電流レベルを超えたか否かを判別する（ステ
ップＳ６８）。この衝突検出は、負荷電流の変動が低減
された状態で行われるから、誤検出を生じることなく正
確に行われる。

【００８３】モータ負荷電流が衝突検出負荷電流レベル
を超えれば、工具Ｔの先端がワークＷの外周面に衝突し
たとして、移動量キャンセル手段６１によって残りのＸ
軸移動指令をキャンセルし、工具保有軸を逆方向へ早送
り（最大送り）速度で移動させ（ステップＳ６９）、工
具Ｔの先端がワークＷの外周面に衝突した位置（工具長
測定点）のＸ座標値Ｘａを読み出し（ステップＳ７
０）、実施の形態１における場合と同様に、補正量算出
手段３２によってＸ軸座標値Ｘａと測定開始位置のＸ軸
座標値Ｘｏとの差により工具長補正量を算出する（ステ
ップＳ７１）。

【００８４】従って、この実施の形態でも、特別なセン
サなどを必要とすることなく工具長補正量が得られるよ
うになる。

【００８５】（実施の形態３）図１６はこの発明に係る
数値制御装置の実施の形態３を示している。なお、図１
６に於いて、図６に対応する部分は図６に付した符号と
同一の符号を付けてその説明を省略する。

【００８６】この実施の形態は、実施の形態２の応用例
であり、実施の形態２との相違点は、測定領域送り速度
設定手段３７が設けられ、測定領域送り速度を自動盤に
セットされているワークの材質（ＳＵＳ，ＢＳ，Ａｌ
等）に応じて適正値に可変設定されることである。

【００８７】これは、硬質の材料ほど、バイトの刃先の
チッピングの危険性が増えるため、送り速度を小さくす
ることが好ましく、軟質の材料ほど、衝突時の電流値の
変化が小さくなるため、送り速度を大きくすることによ
って衝突時の電流値の変化を大きくすることが好ましい
からである。また、材料が軟らかい場合は、送り速度を
大きくしても刃先がチッピングすることはあまりない。
この実施の形態では、衝突検出は電流変化率によって行
われればよい。

【００８８】この測定領域送り速度は数値制御装置１に
接続されている画面表示器による画面表示のもとにオペ
レータにより入力され、ワーク材質設定手段２３によっ
てパラメータ設定部２１に登録される。

【００８９】つぎに、この実施の形態においける工具長
測定ルーチンを図１７に示す。この実施の形態における
工具長測定ルーチンと実施の形態２における場合との相
違点は、図１２と比較して明らかなように、最初にワー
クの材質を読み出すこと（ステップＳ５９）と、ステッ
プＳ６６で、材質に応じて測定領域送り速度を設定して
工具保有軸を低速送りすることだけであり、その他のこ
とは実施の形態２における場合と同じである。

【００９０】この実施の形態では、ワークの材質の如何
に拘らず、正確な衝突検出が行われ、ついては正確な工
具長補正が行われるようになる。

【００９１】（実施の形態４）図１８はこの発明に係る
数値制御装置の実施の形態４を示している。なお、図１
８に於いて、図６に対応する部分は図６に付した符号と
同一の符号を付けてその説明を省略する。

【００９２】この実施の形態は、実施の形態２の変形例
であり、高速送り付加手段３６に代えてウォームアップ
手段３８が設けられている。ウォームアップ手段３８
は、工具先端をワークＷに衝突させることに先立って工
具保有軸を所定時間に亙って軸移動させ、工具保有軸の
送りねじ機構部のウォームアップを行う。

【００９３】この実施の形態では、工具長測定に先立っ
て、図１９に示されているような負荷サンプリング・ウ
ォームアップルーチンを実行する。このルーチンでは、
まずワークＷを−Ｚ軸方向（図７にて右側）に移動させ
てワークＷを退避させ（ステップＳ８０）、工具保有軸
（ツール）を測定開始位置に位置決めする（ステップＳ
８１）。

【００９４】つぎに工具保有軸を工具長の測定領域に対
応する所定ストロークに亙ってＸ軸移動させ、電流値サ
ンプリング手段６４によって工具保有軸のモータ負荷電
流をサンプリングし、これをメモリ２０に登録する（ス
テップＳ８２）。

【００９５】つぎにメモリ２０に書き込まれている工具
長測定領域の負荷電流をサンプリング電流解析手段３３
によって解析し（ステップＳ８３）、工具長の測定領域
に所定レベル以上の負荷変動があるか否かを判別する
（ステップＳ８４）。工具長の測定領域に所定レベル以
上の負荷変動がある場合には、ウォームアップ手段３８
によって測定開始位置から工具保有軸がワークＷに対し
て遠ざかる方向のストロークエンドの手前までの間を早
送り速度で１分程度繰り返し往復動させる（ステップＳ
８５）。これによって、ボールねじが発熱し、ボールと
パイプまたディフクレタの間の摩擦抵抗が小さくなり、
負荷変動が徐々になくなっていく。

【００９６】以降、工具長の測定領域に所定レベル以上
の負荷変動が低下するまで、上述の処理を繰り返し、負
荷変動がなくなった時点で、工具長測定に入る。

【００９７】工具長測定は、測定開始位置から低速送り
のみで送り、実施例２と同様な手段で衝突を検出し、補
正量算出手段３２によって工具長補正量を算出する。

【００９８】この実施の形態でも、衝突検出は、負荷電
流の変動が低減された状態で行われるから、誤検出を生
じることなく正確に行われ、工具長補正も正確に行われ
るようになる。

【００９９】（実施の形態５）図２０はこの発明に係る
数値制御装置の実施の形態５を示している。なお、図２
０に於いても、図６に対応する部分は図６に付した符号
と同一の符号を付けてその説明を省略する。

【０１００】この実施の形態では、衝突検出手段６５
は、円形横断面の棒状のワークＷを回転させる主軸モー
タ９１をサーボロックさせた状態での主軸モータ９１の
負荷電流の変化と、工具保有軸のモータ負荷電流の変化
とにより工具先端がワークＷの外周面に衝突したことを
検出する。

【０１０１】衝突時にワークＷに回転力が与えられるこ
とによって主軸電流値が変化するよう、ワーク中心から
数μｍ程度〜数ｍｍ程度、Ｙ軸方向にずらした位置に工
具刃先を位置決めするから、衝突位置はワーク中心線上
でない。このため、補正量算出のための工具長測定点で
の座標値をワーク中心線上に対応するものに補正する必
要がある。

【０１０２】このため補間処理部３０には衝突位置計算
手段３９が設けられている。

【０１０３】図２１（ａ）、（ｂ）に示されているよう
に、ワーク中心からの工具刃先の衝突位置のＹ軸方向の
オフセット量をＡ、ワークＷの半径をＲとすると、座標
値補正量Ｂは下式により算出される。すなわち、 Ｂ＝Ｒ−√（Ｒ² −Ａ² ） である。

【０１０４】図２２はこの実施の形態における工具長測
定ルーチンを示している。このルーチンでは、まず、工
具保有軸（ツール）を測定開始位置に位置決めし（ステ
ップＳ９０）、ワークＷのＺ軸方向の位置決めを行う
（ステップＳ９１）。そしてワーク中心決定手段３５に
よって測定したワーク中心に工具選択軸（工具刃先）を
所定のオフセット量をもって位置決めする（ステップ９
２）。

【０１０５】つぎに、工具保有軸が工具長の測定領域を
低速送りされる（ステップＳ９３）。

【０１０６】この軸移動下で、工具保有軸（ツール送り
軸）のモータ負荷電流と主軸モータ９１の負荷電流とを
検出し（ステップＳ９４）、ツール送り軸のモータ負荷
電流が衝突検出負荷電流レベルを超え（ステップＳ９
５）、且つ主軸モータ９１の電流値に変化があったかを
判別する（ステップＳ９６）。

【０１０７】ツール送り軸のモータ負荷電流が衝突検出
負荷電流レベルを超えたことと、主軸モータ９１の電流
値に変化があったことのＡＮＤ条件が成立すれば、工具
Ｔの先端がワークＷの外周面に衝突したとして、移動量
キャンセル手段６１によって残りのＸ軸移動指令をキャ
ンセルし、工具保有軸を逆方向へ早送り速度で移動させ
（ステップＳ９７）、工具Ｔの先端がワークＷの外周面
に衝突した位置（工具長測定点）のＸ座標値Ｘｂを読み
出し（ステップＳ９８）、衝突位置計算手段３９によっ
て座標値補正量Ｂを算出する（ステップＳ９９）。

【０１０８】そして補正量算出手段３２によってＸ軸座
標値Ｘｂ＋座標値補正量Ｂをセンタ中心上のＸ軸座標値
Ｘａとし、Ｘ軸座標値Ｘｂ＋座標値補正量Ｂと、測定開
始位置のＸ軸座標値Ｘｏとの差により工具長補正量を算
出する（ステップＳ１００）。

【０１０９】この実施の形態では、図２３に示されてい
るように、送りねじ機構による送り動作に起因した負荷
変動ｅによって途中で、ツール送り軸のモータ負荷電流
が衝突検出負荷電流レベルを超えても、この時には主軸
モータ９１の電流値に変化が生じないから、誤った衝突
検出が行われることがない。

【０１１０】（実施の形態６）図２４はこの発明に係る
数値制御装置の実施の形態６を示している。なお、図２
４に於いて、図１に対応する部分は図１に付した符号と
同一の符号を付けてその説明を省略する。

【０１１１】この実施の形態では、補間処理部３０に主
軸回転指令手段４０が設けられており、主軸回転指令手
段４０は工具長測定指令によって主軸モータ９１をパラ
メータ、加工プログラム指令等で決められた回転数をも
って回転させる制御を行う。

【０１１２】従って、実施の形態１における工具長測定
処理と同様の工具長測定処理において、図２５に示され
ているように、回転しているワークＷの外周面に工具刃
先が衝突することになる。ワークＷの外周面に工具刃先
が衝突すると、ワークＷが回転していることから、工具
Ｔに接線方向の力が作用し、ツール送り軸のモータ負荷
電流が比較的大きい増加率をもって急激に増加する。

【０１１３】これにより停止している面部に工具刃先を
衝突させる場合に比してモータ負荷電流の衝突検出負荷
電流レベルを高く設定でき、送りねじ機構による送り動
作に起因した負荷変動があっても、誤った衝突検出が行
われることがない。

【０１１４】（実施の形態７）図２６はこの発明に係る
数値制御装置の実施の形態７を示している。なお、図２
６に於いて、図１に対応する部分は図１に付した符号と
同一の符号を付けてその説明を省略する。

【０１１５】この実施の形態では、加工プログラム解析
処理部１０に、通常の加工プログラム解析手段１１に加
えて、ワーク中心を算出するワーク中心算出指令を解析
するワーク中心算出指令解析手段１６と、工具長補正用
切り込み・測定指令を解析する工具長補正用切り込み・
測定指令解析手段１７とを有している。

【０１１６】補間処理部３０にはワーク中心算出手段４
１が設けられている。ワーク中心算出手段４１は、ワー
ク中心算出指令により円形横断面の棒状のワークＷに対
して工具保有軸を径方向（Ｙ軸方向）に移動させ、工具
保有軸に装着されている工具Ｔの側面がワークＷに衝突
したことを工具保有軸のモータ負荷電流の変化より検出
し、この衝突時の工具保有軸の径方向の座標値よりワー
クＷの中心位置を算出する。工具保有軸の径方向座標値
（Ｙ軸座標値）はＹ軸用の軸制御部６０が有している位
置検出手段より取得することができる。

【０１１７】このワーク中心算出手段４１によるワーク
中心算出は、具体的には、図２７に示されているよう
に、左側より工具Ｔの側面をワークＷに衝突させてこの
時のＹ軸座標値Ｙａを取得し、つぎに右側より工具Ｔの
側面をワークＷに衝突させてこの時のＹ軸座標値Ｙｂを
取得し、工具Ｔの既知の工具幅寸法ｔを考慮して下式に
よりワークＷのＹ軸方向の中心座標値Ｗｃを算出する。
すなわち、 Ｗｃ＝｛（Ｙｂ−ｔ−Ｙａ）／２｝＋Ｙａ ＝（Ｙａ＋Ｙｂ−ｔ）／２ である。

【０１１８】なお、ワークＷの半径ｒが既知の場合には
片側計測だけで下式などによりワークＷのＹ軸方向の中
心座標値Ｗｃを算出することもできる。すなわち、 Ｗｃ＝Ｙａ＋（ｒ／２） である。

【０１１９】補間処理部３０は、主軸回転指令手段４０
を含み、工具長補正用切り込み・測定指令により、主軸
モータ９１の回転を指令し、工具保有軸を所定量だけＸ
軸移動させて回転しているワークＷを工具保有軸に装着
されている工具Ｔによって切削するための補間処理を行
う。

【０１２０】補正量算出手段３２は、切削前のワークＷ
の半径と切削後のワークＷの半径との差により実切り込
み量を算出し、実切り込み量と工具保有軸の軸移動指令
値から得られる指令切り込み量との偏差より工具長補正
量を算出する。実際には、工具長補正量の初期設定値が
存在するから、この初期設定値をＣｏ、実切り込み量を
Ｃｒ、指令切り込み量をＣｔとすると（図２８参照）、
工具長補正量Ｃは下式により算出される。すなわち、 Ｃ＝Ｃｏ＋（Ｃｒ−Ｃｔ） である。

【０１２１】つぎに図２９、図３０に示されているフロ
ーチャートを参照して上述のような構成による数値制御
装置による被加工物中心位置検出方法および工具長補正
方法の実施手順を説明する。

【０１２２】図２９はワーク中心算出ルーチンを示して
いる。このルーチンでは、まず、ツール（工具Ｔ）をワ
ークＷの左側に位置決めし（ステップＳ１１０）、ツー
ルホルダとワークＷとが接触する手前２〜３ｍｍ程度の
Ｙ軸位置に工具保有軸をもってツールを位置決めする
（ステップＳ１１１）。

【０１２３】つぎに、工具保有軸を工具長測定速度（１
０ｍｍ／分程度）によりワークＷに接近する方向にＹ軸
移動させ（ステップＳ１１２）、この軸移動下で、工具
保有軸のサーボ電流値（モータ負荷電流）を検出し（ス
テップＳ１１３）、サーボ電流値が衝突検出負荷電流レ
ベルを超えたか否かを衝突検出手段６５によって判別す
る（ステップＳ１１４）。この衝突時の電流変化は、工
具刃先をワークＷに衝突させる場合に比して大きく、ま
た食い込みもないから、衝突検出位置の誤差が非常に小
さくなり、正確な衝突検出が行われるようになる。

【０１２４】工具保有軸のサーボ電流値が衝突検出負荷
電流レベルを超えれば、ツールＴの先端がワークＷの外
周面に衝突したとして、残りのＹ軸移動指令をキャンセ
ルし、工具保有軸を逆方向へ早送り（最大送り）速度で
移動させ（ステップＳ１１５）、工具Ｔの側面がワーク
Ｗの外周面に衝突した位置のＹ座標値Ｙａを読み出し、
これをメモリ２０に書き込む（ステップＳ１１６）。

【０１２５】つぎに、ワークの右側と左側の両方の衝突
位置が読み出されたかをチェックし、まだ両方の衝突位
置が読み出されていない場合には、ツールＴをワークＷ
の右側に位置決めし、ワークの右側の衝突位置を検出す
るために、ステップＳ１１１〜ステップＳ１１６を再度
実行する。

【０１２６】これにより、ワークＷの左側の衝突位置の
Ｙ座標値Ｙａと、ワークＷの右側の衝突位置のＹ座標値
Ｙｂとが得られ、ワーク中心算出手段４１によって上述
のような計算式によりワークＷのＹ軸方向の中心座標値
Ｗｃを算出する（ステップＳ１１９）。

【０１２７】これにより、特別な計測装置などを必要と
することなく、ワーク中心位置が自動検出され、バイト
工具などの刃先位置とワークの中心位置との心合わせを
自動化することが可能になる。

【０１２８】図３０は工具長計測ルーチンを示してい
る。まず、主軸回転指令手段４０の刃令により主軸モー
タ９１を回転駆動し、主軸回転によりワークＷを所定の
旋削速度で回転させる（ステップＳ１２０）。

【０１２９】つぎにツールを上述のワーク中心算出ルー
チンで算出されたワーク中心に位置決めし（ステップＳ
１２１）、基準工具長補正（初期工具長補正を行われた
Ｘ軸移動指令（切り込み指令）により工具保有軸をＸ軸
移動させ、工具保有軸のツールＴによってワークＷを切
削する（ステップＳ１２２）。

【０１３０】この切削が完了すれば、主軸の回転を停止
し（ステップＳ１２３）、ツールＴをワークＷの左側に
位置決めし（ステップＳ１２４）、ツールホルダとワー
クＷとが接触する手前２〜３ｍｍ程度のＹ軸位置に工具
保有軸をもってツールを位置決めする（ステップＳ１２
５）。

【０１３１】つぎに、工具保有軸を工具長測定速度によ
りワークＷに接近する方向にＹ軸移動させ（ステップＳ
１２６）、この軸移動下で、工具保有軸のサーボ電流値
を検出し（ステップＳ１２７）、サーボ電流値が衝突検
出負荷電流レベルを超えたか否かを衝突検出手段６５に
よって判別する（ステップＳ１２８）。この衝突時の電
流変化も、工具刃先をワークＷに衝突させる場合に比し
て大きいため、衝突検出位置の誤差が非常に小さくな
り、また食い込みもないから、正確な衝突検出が行われ
るようになる。

【０１３２】工具保有軸のサーボ電流値が衝突検出負荷
電流レベルを超えれば、ツールＴの先端がワークＷの外
周面に衝突したとして、残りのＹ軸移動指令をキャンセ
ルし、工具保有軸を逆方向へ早送り（最大送り）速度で
移動させ（ステップＳ１２９）、工具Ｔの側面がワーク
Ｗの外周面に衝突した位置のＹ座標値Ｙａ'を読み出
し、これをメモリ２０に書き込む（ステップＳ１３
０）。

【０１３３】つぎに、補正量算出手段３４が、ワーク中
心算出ルーチンで取得した切削前のＹ座標値Ｙａと切削
後のＹ座標値Ｙａ'より実切り込み量Ｃｒを算出し、こ
れと切り込み指令よりわかる指令切り込み量Ｃｔと初期
設定値Ｃｏとにより上述の計算式により工具長補正量Ｃ
を算出する。

【０１３４】従って、この実施の形態でも、特別なセン
サなどを必要とすることなく工具長補正量が得られるよ
うになる。

【０１３５】（実施の形態８）図３１はこの発明に係る
数値制御装置の実施の形態８を示している。なお、図３
１に於いて、図２６に対応する部分は図２６に付した符
号と同一の符号を付けてその説明を省略する。

【０１３６】この実施の形態では、加工プログラム解析
処理部１０に工具摩耗度合いを推定するための工具摩耗
度合い推定指令を解析する工具摩耗度合い推定指令解析
手段１８が設けられている。

【０１３７】補間処理部３０には、摩耗度推定手段４２
が設けられている。摩耗度推定手段４２は、工具摩耗度
合い推定指令より工具保有軸をＸ軸移動させ、工具保有
軸に装着されている工具Ｔの先端がワークに衝突したこ
とを工具保有軸のモータ負荷電流を検出し、この衝突時
のモータ負荷電流の変化率の大小より工具Ｔの摩耗度合
いを推定する。この推定は、被加工物の材質毎に設定さ
れた電流変化率と工具摩耗度合いとの相関性を示すデー
タを表または近似曲線でグラフ化して予めメモリ２０に
登録しておき、このデータに基づいて行うことができ
る。

【０１３８】この工具摩耗度の推定は、工具摩耗が進む
と、切れ味が低下し、工具刃先がワークに衝突した時の
食い込みが少なくなり、これに応じて、図３２、図３３
に示されているように、衝突時のモータ負荷電流の変化
率（傾き）が大きくなることに基づいて行われる。衝突
時のモータ負荷電流の傾きは摩耗度が大きいほど大きく
なる。

【０１３９】つぎに図３４を参照して工具摩耗度推定ル
ーチンを説明する。まず、工具保有軸（ツール）を測定
開始位置に位置決めし（ステップＳ１４０）、ワーク中
心算出手段４１によって算出したワーク中心に工具選択
軸（工具刃先）を位置決めする（ステップＳ１４１）。

【０１４０】つぎに、工具長測定速度によって工具保有
軸が工具長の測定領域を低速送りされる（ステップＳ１
４２）。

【０１４１】この軸移動下で、工具保有軸のモータ負荷
電流を検出し（ステップＳ１４３）、モータ負荷電流が
衝突検出負荷電流レベルを超えたか否かを判別する（ス
テップＳ１４４）。

【０１４２】モータ負荷電流が衝突検出負荷電流レベル
を超えれば、工具Ｔの先端がワークＷの外周面に衝突し
たとして、移動量キャンセル手段６１によって残りのＸ
軸移動指令がキャンセルされ、工具保有軸が逆方向へ早
送り（最大送り）速度で移動し（ステップＳ１４５）、
この時のモータ負荷電流の変化率（傾き）を検出する
（ステップＳ１４６）。つぎにモータ負荷電流の傾きに
基づいて工具Ｔの摩耗度を推定する（ステップＳ１４
７）。

【０１４３】これにより、画像処理手段などを含む特別
な計測装置を使用することなく、工具の摩耗度合いが検
出され、工具の交換時期を容易に把握することができる
ようになる。

【０１４４】

【発明の効果】以上の説明から理解される如く、この発
明に係る数値制御装置における被加工物中心位置検出方
法によれば、工具の先端が被加工物の外周面に衝突する
時の主軸モータの負荷電流の増減変化の極性より被加工
物の中心軸線に対する工具保有軸のオフセット方向を検
出し、オフセット量が低減する方向へ工具保有軸を移動
させて衝突時の主軸モータ負荷電流の増減変化の極性よ
り工具保有軸のオフセット方向の検出を繰り返し、主軸
モータ負荷電流の増減変化の極性が反転する位置より被
加工物の中心位置を検出するから、被加工物の中心位置
検出が特別なセンサ、計測装置や、特別なハードウェア
構成を数値制御装置に付加することなく簡便に行われる
ようになる。

【０１４５】つぎの発明に係る数値制御装置における被
加工物中心位置検出方法によれば、工具の側面が被加工
物の外周面に衝突したことを工具保有軸のモータ負荷電
流の変化より検出し、この衝突時の工具保有軸の径方向
の座標値より被加工物の中心位置を算出するから、被加
工物の中心位置検出が特別なセンサ、計測装置や、特別
なハードウェア構成を数値制御装置に付加することなく
簡便に行われるようになる。

【０１４６】つぎの発明に係る数値制御装置によれば、
工具の先端が被加工物の外周面に衝突する時の主軸モー
タの負荷電流の増減変化の極性より被加工物の中心軸線
に対する工具保有軸のオフセット方向を検出し、オフセ
ット量が低減する方向へ工具保有軸を移動させて衝突時
の主軸モータ負荷電流の増減変化の極性より工具保有軸
のオフセット方向の検出を繰り返し、主軸モータ負荷電
流の増減変化の極性が反転する位置より被加工物の中心
位置を検出するから、被加工物の中心位置検出が特別な
センサ、計測装置や、特別なハードウェア構成を数値制
御装置に付加することなく簡便に行われるようになる。

【０１４７】つぎの発明に係る数値制御装置によれば、
工具の側面が被加工物の外周面に衝突したことを工具保
有軸のモータ負荷電流の変化より検出し、この衝突時の
工具保有軸の径方向の座標値より被加工物の中心位置を
算出するから、被加工物の中心位置検出が特別なセン
サ、計測装置や、特別なハードウェア構成を数値制御装
置に付加することなく簡便に行われるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明に係る数値制御装置の実施の形態１
を示すブロック線図である。

【図２】 実施の形態１における工具長測定要領を示す
説明図である。

【図３】 工具保有軸のモータ負荷電流の変動特性を示
すグラフである。

【図４】 （ａ）、（ｂ）は各々実施の形態１における
衝突検出要領を示す負荷電流特性のグラフである。

【図５】 実施の形態１における工具長補正ルーチンを
示すフローチャートである。

【図６】 この発明に係る数値制御装置の実施の形態２
を示すブロック線図である。

【図７】 実施の形態２で適用される工作機械を示す説
明図である。

【図８】 実施の形態２における負荷サンプリングルー
チンを示すフローチャートである。

【図９】 実施の形態２におけるワーク中心決定ルーチ
ンを示すフローチャートである。

【図１０】 実施の形態２における衝突検出要領を示す
負荷電流特性のグラフである。

【図１１】 実施の形態２におけるワーク中心決定要領
を示す説明図である。

【図１２】 実施の形態２における工具長測定ルーチン
を示すフローチャートである。

【図１３】 実施の形態２における工具長測定要領を示
す説明図である。

【図１４】 実施の形態２における工具長測定要領を示
す負荷電流特性のグラフである。

【図１５】 送り速度と負荷変動との関係を示すグラフ
である。

【図１６】 この発明に係る数値制御装置の実施の形態
３を示すブロック線図である。

【図１７】 実施の形態３における工具長測定ルーチン
を示すフローチャートである。

【図１８】 この発明に係る数値制御装置の実施の形態
４を示すブロック線図である。

【図１９】 実施の形態４における負荷サンプリング・
ウォームアップルーチンを示すフローチャートである。

【図２０】 この発明に係る数値制御装置の実施の形態
５を示すブロック線図である。

【図２１】 （ａ）、（ｂ）は実施の形態５における工
具長測定要領を示す説明図である。

【図２２】 実施の形態５における工具長測定ルーチン
を示すフローチャートである。

【図２３】 実施の形態５における衝突検出要領を示す
負荷電流特性のグラフである。

【図２４】 この発明に係る数値制御装置の実施の形態
６を示すブロック線図である。

【図２５】 実施の形態６における衝突検出要領を示す
説明図である。

【図２６】 この発明に係る数値制御装置の実施の形態
７を示すブロック線図である。

【図２７】 実施の形態７におけるワーク中心算出要領
を示す説明図である。

【図２８】 実施の形態７における工具長補正量算出要
領を示す説明図である。

【図２９】 実施の形態７におけるワーク中心算出ルー
チンを示すフローチャートである。

【図３０】 実施の形態７における工具長測定ルーチン
を示すフローチャートである。

【図３１】 この発明に係る数値制御装置の実施の形態
８を示すブロック線図である。

【図３２】 実施の形態８における衝突検出要領を示す
負荷電流特性のグラフである。

【図３３】 工具の摩耗度と負荷電流の傾きとの関係を
示すグラフである。

【図３４】 実施の形態８における摩耗度推定ルーチン
を示すフローチャートである。

【図３５】 従来における数値制御装置を示すブロック
線図である。

【図３６】 従来における工具長測定要領を示す説明図
である。

【符号の説明】

１ 数値制御装置，１０ 加工プログラム解析処理部，
１１ 加工プログラム解析処理手段，１３ サンプリン
グモード指令解析手段，１４ 工具長測定指令解析手
段，１５ ワーク中心決定指令解析手段，１６ ワーク
中心算出指令解析手段，１７ 工具長補正用切り込み・
測定指令解析手段，１８ 工具摩耗度合い推定指令解析
手段１８，２０ メモリ，２１ パラメータ設定部，２
２ 画面表示処理部，２３ ワーク材質設定手段，３０
補間処理部，３１ 補間処理手段，３２ 補正量算出
手段，３３ サンプリング電流解析手段，３４ 衝突面
板軸移動補間処理手段，３５ ワーク中心決定手段，３
６ 高速送り付加手段，３７測定領域送り速度設定手
段，３８ ウォームアップ手段，３９ 衝突位置計算手
段，４０ 主軸回転指令手段，４１ ワーク中心算出手
段，４２ 摩耗度推定手段，５０ 機械制御信号処理
部，５５ ラダー回路部，６０ 軸制御部，６１移動量
キャンセル手段，６２ 位置検出手段，６３ サーボ電
流値入力手段，６４ 電流値サンプリング手段，６５
衝突検出手段，６６ 主軸電流値入力手段，７０ 軸移
動量出力回路，７１ サーボ電流値入力回路，７２ 主
軸電流値入力回路，８０ サーボ制御部，８１ 主軸制
御部，９０ サーボモータ，９１主軸モータ，２００
衝突面板，２１０ 主軸，２１１ コレットチャック。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円形横断面の棒状の被加工物を回転させ
   る主軸モータをサーボロックさせた状態で主軸モータの
   負荷電流を検出し、工具保有軸を軸移動させて当該工具
   保有軸に装着されている工具の先端を前記被加工物の外
   周面に衝突させ、この衝突時の前記主軸モータの負荷電
   流の増減変化の極性より前記被加工物の中心軸線に対す
   る前記工具保有軸のオフセット方向を検出し、オフセッ
   ト量が低減する方向へ前記工具保有軸を移動させて衝突
   時の主軸モータ負荷電流の増減変化の極性より前記工具
   保有軸のオフセット方向の検出を繰り返し、主軸モータ
   負荷電流の増減変化の極性が反転する位置より前記被加
   工物の中心位置を検出することを特徴とする数値制御装
   置における被加工物中心位置検出方法。
2. 【請求項２】 円形横断面の棒状の被加工物に対して工
   具保有軸を径方向に移動させ、当該工具保有軸に装着さ
   れている工具の側面が前記被加工物の外周面に衝突した
   ことを前記工具保有軸のモータ負荷電流の変化より検出
   し、この衝突時の前記工具保有軸の径方向の座標値より
   前記被加工物の中心位置を算出する数値制御装置におけ
   る被加工物中心位置検出方法。
3. 【請求項３】 ワーク中心を決定するワーク中心決定指
   令を解析するワーク中心決定指令解析手段と、 前記ワーク中心決定指令により円形横断面の棒状の被加
   工物を回転させる主軸モータをサーボロックさせた状態
   で主軸モータの負荷電流を検出し、工具保有軸を軸移動
   させて当該工具保有軸に装着されている工具の先端を前
   記被加工物の外周面に衝突させ、この衝突時の前記主軸
   モータの負荷電流の増減変化の極性より前記被加工物の
   中心軸線に対する前記工具保有軸のオフセット方向を検
   出し、オフセット量が低減する方向へ前記工具保有軸を
   移動させて衝突時の主軸モータ負荷電流の増減変化の極
   性より前記工具保有軸のオフセット方向の検出を繰り返
   し、主軸モータ負荷電流の増減変化の極性が反転する位
   置より前記被加工物の中心位置を検出するワーク中心決
   定手段と、 を有していることを特徴とする数値制御装置。
4. 【請求項４】 ワーク中心を算出するワーク中心算出指
   令を解析するワーク中心算出指令解析手段と、 前記ワーク中心算出指令により円形横断面の棒状の被加
   工物に対して工具保有軸を径方向に移動させ、当該工具
   保有軸に装着されている工具の側面が前記被加工物に衝
   突したことを前記工具保有軸のモータ負荷電流の変化よ
   り検出し、この衝突時の前記工具保有軸の径方向の座標
   値より前記被加工物の中心位置を算出するワーク中心算
   出手段と、 を有していることを特徴とする数値制御装置。