JP2004058227A

JP2004058227A - 数値制御旋盤における工具選択方法及び制御装置

Info

Publication number: JP2004058227A
Application number: JP2002221402A
Authority: JP
Inventors: Tomotaka Shibui; 渋井　友隆
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 2002-07-30
Filing date: 2002-07-30
Publication date: 2004-02-26
Also published as: US8145348B2; CN1671507A; KR20050026545A; US7487004B2; CN100553871C; US20090048703A1; EP1541280A4; WO2004011193A1; EP1541280A1; AU2003252710A1; US20060095155A1

Abstract

【課題】ＮＣ旋盤において、被加工素材の加工工程中に、刃物台の無駄な送り運動を回避しつつ工具を自動選択できるようにする。
【解決手段】現選択工具１４１と次指定工具１４２とそれらの間の中間配置工具１４３とに関し、最大刃先距離Ｄ２を特定する。現選択工具１４１の加工作業完了後、刃物台１０を＋Ｘ軸方向へ移動し、現選択工具１４１の刃先１４ａが被加工素材Ｗから最大刃先距離Ｄ２と現選択工具１４１の刃先距離Ｄ３との差に逃げ距離Ｅを加えた距離だけＸ軸に沿って離隔する工具交換始端位置に配置する。工具交換始端位置から、刃物台１０を＋Ｙ軸方向へ移動し、次指定工具１４２の刃先が被加工素材Ｗの回転中心軸線に対してＸ軸方向へ整列する工具交換終端位置に配置する。工具交換終端位置から、刃物台１０を−Ｘ軸方向へ移動し、次指定工具１４２の刃先が被加工素材Ｗから逃げ距離ＥだけＸ軸に沿って離隔する工具選択完了位置に配置する。
【選択図】　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、数値制御旋盤における工具選択方法に関する。さらに本発明は、工具選択方法を数値制御旋盤で実施するための制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
数値制御旋盤（以下、ＮＣ旋盤と称する）において、バイトやドリル等の複数の工具を並列配置で装着可能な刃物台（以下、くし歯刃物台と称する）を備え、このくし歯刃物台が、旋盤機台上で互いに直交する２つの制御軸（例えばＸ軸及びＹ軸）に沿って送り運動できるように構成したものは知られている。くし歯刃物台には複数の工具が、それぞれの刃先又は先端を同一方向へ向けて互いに平行に離間して装着される。この種のＮＣ旋盤において、くし歯刃物台上の所望の工具で被加工素材を加工する際には、被加工素材の回転中心軸線の位置座標をワーク座標系の原点として、当該工具の刃先又は先端の移動位置をワーク座標上で指令する。
【０００３】
被加工素材に対する一連の加工プログラムの実行中に、くし歯刃物台に装着した複数の工具から個々の加工段階に使用する工具を選択する際には、くし歯刃物台を、それら工具の刃先が被加工素材に接触しない後退位置に配置して、工具の並列方向に平行な第１制御軸（例えばＹ軸）方向へ送り運動させる。そして、選択した工具の刃先と被加工素材の回転中心軸線とが、第１制御軸に直交する第２制御軸（例えばＸ軸）方向へ整列して配置された時点で、工具選択が完了する。その状態から、くし歯刃物台を第２制御軸方向へ送り運動させ、選択した工具の刃先又は先端を被加工素材に当接して加工を実施する。なお、本明細書における「工具の刃先」又は「工具の先端」という用語は、工具が加工作業に際して被加工素材に最初に接触する部位を示すものである。
【０００４】
くし歯刃物台に装着される複数の工具は、くし歯刃物台自体の固有値として設定される標準刃先位置に対し、それぞれの刃先を同一距離の位置に揃えて配置される場合と、異なる距離の位置に不揃いにして配置される場合とがある。従来のＮＣ旋盤で、刃先位置を不揃いにして複数の工具を装着したくし歯刃物台に対し、上記した工具選択方法を実施する場合は、くし歯刃物台に装着した全ての工具のうちで最も長い工具（すなわち標準刃先位置から個々の刃先位置までの刃先距離が最大の工具）が被加工素材に接触しない位置まで、くし歯刃物台を第２制御軸方向へ後退させた状態で、次の第１制御軸方向への工具選択（交換）動作を実施している。或いは、機械構成上許容されるくし歯刃物台の移動範囲の限界位置まで、刃物台を第２制御軸方向へ後退させる場合もある。
【０００５】
従来のＮＣ旋盤で、装着した工具群の刃先位置が不揃いなくし歯刃物台に対する工具選択方法を実施する際には、被加工素材の外径寸法、標準刃先位置から最長工具の刃先位置までの最大刃先距離、工具選択中に最長工具の刃先を被加工素材から僅かに離隔するための逃げ距離、及び各工具の刃先位置（第２制御軸座標）をデータとして使用する。そして、加工作業中の現選択工具の加工作業完了後、ＮＣ装置がこれらのデータを演算処理して、くし歯刃物台を上記したように第２制御軸に沿って後退位置へ移動するとともに、後退位置で第１制御軸方向へ移動して、次に使用する次指定工具を選択する。この工具選択方法のプログラムでは、工具を選択するためのツール番号指定ブロック（この指定により工具選択が自動遂行される）に続けて、ワーク座標系を現選択工具用の位置から次指定工具用の位置にずらす座標系シフトブロック、次指定工具を選択完了位置から加工作業位置へ移動する工具刃先位置決めブロック、ワーク座標系を基準位置に戻す座標系復元ブロック等の、複数の制御ブロックを記述している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
刃先位置が不揃いな複数の工具を装着したくし歯刃物台に対し、工具選択を遂行するために、刃物台上の最長工具が被加工素材に接触しない位置や刃物台の許容移動範囲の限界位置までくし歯刃物台を後退させることは、加工工程に本来無用な送り運動の遂行であり、アイドル時間増加の要因となる。その結果、工具選択の回数が増えると、加工プログラムのサイクル時間が著しく増加し、製造工程の高速化が妨げられることになっていた。また、従来のＮＣ旋盤における前述した工具選択方法のプログラムでは、ツール番号指定ブロックに加えて、加工段階制御ブロックに移行する間の座標系シフト等の制御ブロックを記述する必要が有り、プログラマーに対し負担となっていた。
【０００７】
本発明の目的は、互いに直交する２つの制御軸に沿って送り運動可能な刃物台を有するＮＣ旋盤における工具選択方法であって、工具選択時に刃物台の無駄な送り運動を回避でき、以って加工プログラムのサイクル時間の増加を効果的に抑制できる工具選択方法を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、互いに直交する２つの制御軸に沿って送り運動可能な刃物台を有するＮＣ旋盤における工具選択方法であって、工具選択プログラムの作成を著しく容易にすることができる工具選択方法を提供することにある。
【０００９】
本発明のさらに他の目的は、上記したような工具選択方法をＮＣ旋盤において実施するための制御装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、互いに直交する第１及び第２制御軸に沿って移動可能な刃物台を有する数値制御旋盤で、被加工素材の加工工程中に、刃物台に第１制御軸方向へ並列する配置でそれぞれの刃先を同一方向へ向けて装着した複数の工具から所望の工具を自動選択するための工具選択方法であって、刃物台に固有の標準刃先位置を設定し、工具選択中に工具の刃先を被加工素材から僅かに離隔するための逃げ距離を設定し、刃物台に装着した全ての工具に関して、標準刃先位置から刃物台上での実際の刃先位置までの刃先距離を求め、全ての工具のうち、加工作業に使用している現選択工具と、次に使用する次指定工具と、現選択工具と次指定工具との間に配置される中間配置工具が存在する場合は中間配置工具とに関して、それぞれの刃先距離の中から最大刃先距離を特定し、現選択工具の加工作業完了後、刃物台を第２制御軸方向へ移動して、現選択工具の刃先が被加工素材から最大刃先距離と現選択工具の刃先距離との差に逃げ距離を加えた距離だけ第２制御軸に沿って離隔する工具交換始端位置に配置し、工具交換始端位置から刃物台を第１制御軸方向へ移動して、次指定工具の刃先が被加工素材に対して第２制御軸方向へ整列する工具交換終端位置に配置し、工具交換終端位置から刃物台を第２制御軸方向へ移動して、次指定工具の刃先が被加工素材から逃げ距離だけ第２制御軸に沿って離隔する工具選択完了位置に配置すること、を特徴とする工具選択方法を提供する。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の工具選択方法において、刃物台を工具選択完了位置に配置した後に、現選択工具に関連して被加工素材の回転中心に設定されていたワーク座標系原点を、現選択工具の刃先距離と次指定工具の刃先距離との差に相当する距離だけ第２制御軸方向へずらすことにより、次指定工具のためのワーク座標系を設定する工具選択方法を提供する。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の工具選択方法において、刃物台に装着した全ての工具の刃先距離を求めた後に、全ての工具の刃先距離を互いに比較し、それら刃先距離の全てが同一である場合には、最大刃先距離を特定することなく、刃物台を第２制御軸方向へ移動して、現選択工具の刃先が被加工素材から逃げ距離に相当する距離だけ第２制御軸に沿って離隔する位置に配置し、この位置を工具交換始端位置とする工具選択方法を提供する。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の工具選択方法を実施するための制御装置であって、逃げ距離及び刃物台に装着した全ての工具の刃先距離を、刃物台の固有データとして記憶する記憶部と、記憶部に記憶した固有データから、最大刃先距離を算出するとともに、工具交換始端位置、工具交換終端位置及び工具選択完了位置を算出してそれらの位置に対応する位置指令を発する処理部と、処理部から発せられた位置指令に従って、第１及び第２制御軸に沿った刃物台の送り運動を制御する駆動制御部とを具備すること、を特徴とする制御装置を提供する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図面において、同一又は類似の構成要素には共通の参照符号を付す。
図１を参照すると、本発明に係る工具選択方法を好都合に実施できる数値制御（ＮＣ）旋盤の刃物台１０が概略で示されている。刃物台１０は、図示しない旋盤機台上で互いに直交する第１制御軸（Ｙ軸）及び第２制御軸（Ｘ軸）に沿って送り運動可能な構成を有する。このＮＣ旋盤は、被加工素材Ｗを把持して回転する主軸１２を備え、刃物台１０は、その第１及び第２制御軸の双方を主軸１２の回転軸線１２ａに直交させて、旋盤機台上に設置される。
【００１５】
刃物台１０は、バイト、ドリル等の複数の工具１４を並列配置で装着可能ないわゆるくし歯刃物台である。刃物台１０には、それら工具１４が、第１制御軸（Ｙ軸）方向へ互いに平行に離間した並列配置で、それぞれの刃先又は先端１４ａを同一方向へ向けて固定的に装着される。刃物台１０は、複数の工具１４を個別に固定的に装着するための複数の工具装着部１６を備え、それら工具装着部１６に、Ｔ０１〜Ｔ０４のツール番号が付与されている。さらに刃物台１０には、工具装着部１６に装着された各工具１４の刃物台１０上での刃先位置を特定するための、固有の標準刃先位置（基準面）Ｒ（一点鎖線で示す）が設定されている。図示実施形態では、複数の工具１４は、標準刃先位置Ｒに対するそれぞれの刃先１４ａの位置Ｐ１〜Ｐ４を不揃いにして、つまり標準刃先位置Ｒとそれら工具１４の刃先位置Ｐ１〜Ｐ４との間の距離Ｄ１〜Ｄ４（第２制御軸（Ｘ軸）上の距離）を不均一にして、刃物台１０に装着されている（図１）。
【００１６】
上記構成を有するＮＣ旋盤において、被加工素材Ｗに対する一連の加工プログラムの実行中に、刃物台１０に装着した複数の工具１４から個々の加工段階に使用する工具１４を自動選択するための、本発明の一実施形態による工具選択方法を、図１〜図４を参照して以下に説明する。
【００１７】
まず、刃物台１０に固有の前述した標準刃先位置Ｒを設定するとともに、刃物台１０に装着した全ての工具１４に関して、標準刃先位置Ｒから刃物台１０上での実際の刃先位置Ｐ１〜Ｐ４（Ｘ軸座標）までの刃先距離Ｄ１〜Ｄ４（Ｘ軸上の距離）を求める（図１）。また、刃物台１０に装着した全ての工具１４に関して、旋盤機台上に予め設定したＹ軸の機械原点Ｍに関し、各工具１４の刃先位置Ｌ１〜Ｌ４（Ｙ軸座標）を特定する（図１）。他方、工具選択中に工具１４の刃先を被加工素材Ｗの外周面から僅かに（通常は１ｍｍ程度）離隔するための逃げ距離Ｅ（図２）を設定する。
【００１８】
次に、全ての工具１４のうち、加工作業に使用している現選択工具（図示の例ではツール番号Ｔ０３の工具）１４１（図２）と、次に使用する次指定工具（図示の例ではツール番号Ｔ０１の工具）１４２（図２）と、現選択工具１４１と次指定工具１４２との間に配置される中間配置工具が存在する場合はその中間配置工具（図示の例ではツール番号Ｔ０２の工具）１４３（図２）とに関して、それぞれの刃先距離の中から最大刃先距離を特定する（図示の例ではＤ２）。なお、中間配置工具が存在しない場合は、現選択工具１４１と次指定工具１４２とから最大刃先距離を特定する。そして、現選択工具１４１の加工作業完了後、刃物台１０を＋Ｘ軸方向へ送り運動させて、現選択工具１４１の刃先１４ａが被加工素材Ｗの外周面から最大刃先距離（Ｄ２）と現選択工具１４１の刃先距離（Ｄ３）との差に逃げ距離Ｅを加えた距離（Ｄ２−Ｄ３＋Ｅ）だけＸ軸に沿って離隔する工具交換始端位置に配置する（図２）。
【００１９】
続いて、工具交換始端位置（図２）から、刃物台１０を＋Ｙ軸方向へ送り運動させて、次指定工具１４２の刃先１４ａが被加工素材Ｗの回転中心軸線すなわち主軸回転軸線１２ａに対してＸ軸方向へ整列する工具交換終端位置に配置する（図３）。工具交換終端位置は、基本的には、工具交換始端位置におけるＹ軸上の現選択工具１４１の刃先位置Ｌ３と次指定工具１４２の刃先位置Ｌ１との差に相当する距離（Ｌ３−Ｌ１）だけ、工具交換始端位置からＹ軸に沿って離隔した位置である。なお、現選択工具１４１がフライス等の回転工具である場合に、現選択工具１４１の加工作業完了時の刃先が主軸回転軸線１２ａに対しＸ軸方向へ整列しない位置にあっても、そのまま刃物台１０を＋Ｘ軸方向へ送り運動させた位置を工具交換始端位置とすることがあるが、このような場合には工具交換終端位置と工具交換始端位置との距離は（Ｌ３−Ｌ１）とはならない。このＹ軸方向送り運動（すなわち工具交換動作）の間、現選択工具１４１と次指定工具１４２と中間配置工具１４３との間で最大刃先距離Ｄ２を有する中間配置工具１４３は、被加工素材Ｗの外周面に対し、逃げ距離Ｅだけ刃先１４ａをＸ軸に沿って離隔させた位置を通ることになる。
【００２０】
最後に、工具交換終端位置（図３）から、刃物台１０を−Ｘ軸方向へ送り運動させて、次指定工具１４２の刃先１４ａが被加工素材Ｗの外周面から逃げ距離ＥだけＸ軸に沿って離隔する工具選択完了位置に配置する（図４）。これにより、工具選択作業が完了する。なお、工具選択完了位置は、工具交換終端位置から、最大刃先距離（Ｄ２）と次指定工具１４２の刃先距離（Ｄ１）との差に相当する距離だけ、Ｘ軸に沿って離隔した位置である。
【００２１】
上記した工具選択方法においては、刃先位置を不揃いにして複数の工具１４を装着した刃物台１０に対し、Ｙ軸送り運動による工具交換動作を遂行する際に、現選択工具１４１と次指定工具１４２と中間配置工具１４３との間で最大刃先距離Ｄ２を有する中間配置工具１４３が被加工素材Ｗに接触しない位置まで、刃物台１０を後退させている。この後退動作は、Ｙ軸送り運動中の工具１４と被加工素材Ｗとの干渉を防止するために必要最小限度の動作である。したがって、刃物台を、全ての装着工具の中で最大刃先距離を有する工具（図示の例ではツール番号Ｔ０４の工具１４４）が被加工素材に接触しない位置まで後退させたり、刃物台の許容移動範囲の限界位置まで後退させたりする従来技術に比べて、刃物台の無駄な送り運動が可及的に排除され、加工工程中のアイドル時間が効果的に削減される。その結果、工具選択の回数が増えても、加工プログラムのサイクル時間の増加を極力抑制することができる。
【００２２】
刃物台１０は、ＮＣ旋盤に装備される数値制御装置（以下、ＮＣ装置と称する）の制御下で、予め入力された加工プログラムに従って、上記したＸ軸送り運動及びＹ軸送り運動を遂行し、所望の工具１４を割出選択するとともに、選択した工具１４の刃先１４ａを被加工素材Ｗに接近又は離反する方向へ移動させて加工作業を実施する。加工作業に際しては、被加工素材Ｗの回転中心軸線すなわち主軸１２の回転軸線１２ａの位置座標をワーク座標系の原点として、当該工具１４の刃先１４ａの移動位置をワーク座標上で指令する。
【００２３】
上記した工具選択方法をＮＣ装置の制御下で実施する際には、現選択工具１４１による加工段階と次指定工具１４２による加工段階とで、刃物台１０と被加工素材Ｗとの加工中の相対位置関係が、Ｙ軸方向のみならずＸ軸方向に関しても異なるものになるから、工具刃先位置を指令するためのワーク座標系も、工具選択の前後で異なる適当な位置に設定する必要がある。そこで、上記方法においては、まず刃物台１０を工具交換終端位置に配置したときに、Ｙ軸に関して、現選択工具１４１のＹ軸刃先位置に設定されていたワーク座標系原点を、次指定工具１４２のＹ軸刃先位置までＹ軸方向へずらす。そして、刃物台１０を工具選択完了位置に配置した後に、Ｘ軸に関して、現選択工具１４１に関連して被加工素材Ｗの回転中心１２ａに設定されていたワーク座標系原点を、現選択工具１４１の刃先距離Ｄ３と次指定工具１４２の刃先距離Ｄ１との差に相当する距離（Ｄ３−Ｄ１）だけＸ軸方向へずらす。それにより、次指定工具１４２のためのワーク座標系を設定することができる。
【００２４】
また、上記した工具選択方法において、刃物台１０に装着した全ての工具１４の刃先距離Ｄ１〜Ｄ４が互いに同一である場合には、最大刃先距離を求める必要が無いので、次の手順を実施することが、演算処理時間を削減する観点で有利である。すなわち、刃物台１０に装着した全ての工具１４の刃先距離Ｄ１〜Ｄ４を求めた後に、それら工具１４の刃先距離Ｄ１〜Ｄ４を互いに比較する。そして、それら刃先距離Ｄ１〜Ｄ４の全てが互いに同一である場合には、最大刃先距離を特定する演算を行なうことなく、刃物台１０をＸ軸方向へ送り運動させて、現選択工具１４１の刃先１４ａが被加工素材Ｗから逃げ距離Ｅに相当する距離だけＸ軸に沿って離隔する位置に配置する。この位置を工具交換始端位置として、その後のＹ軸送り運動による工具交換動作を遂行する。このような構成でも、刃物台１０は、Ｙ軸送り運動中の工具１４と被加工素材Ｗとの干渉を防止するために必要最小限度の後退動作を行なうことになるから、刃物台の無駄な送り運動を可及的に排除できる。
【００２５】
次に図５を参照して、上記した工具選択方法をＮＣ旋盤において実施するための本発明の一実施形態による制御装置の構成を説明する。この制御装置は、ＮＣ旋盤に装備されるＮＣ装置２０として構成されているが、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を使用することもできる。
【００２６】
ＮＣ装置２０は、入力部２２、表示部２４、処理部（ＣＰＵ）２６、記憶部（ＲＯＭ２８及びＲＡＭ３０）並びに駆動制御部３２を備える。入力部２２は、例えば数値キー付きのキーボード（図示せず）を有し、ＮＣ旋盤の刃物台１０及び主軸１２のそれぞれの動作を制御するために必要なデータ（工具の選択、工作品の形状寸法、主軸回転数、工具の送り速度等）や、それらデータを含む各工具１４に関する加工プログラム（すなわちブロック列）が、入力部２２で入力される。表示部２４は、ＣＲＴ（ブラウン管）やＬＣＤ（液晶ディスプレイ）等の表示装置（図示せず）を有し、入力部２２で入力されたデータや加工プログラムを表示装置に表示したり、対話方式として表示装置上でシミュレーションしながらの自動プログラミングを可能にしたりする。
【００２７】
記憶部を構成するＲＯＭ２８には、刃物台１０及び主軸１２を駆動するための制御プログラムが予め格納されている。またＲＡＭ３０には、指定ツール番号記憶領域、工具刃先距離記憶領域等の、工具選択機能に関連する各種データの記憶領域が設けられている。さらに、入力部２２で入力された複数の工具１４に関連するデータやそれらを含む加工プログラムは、ＣＰＵ２６の指示によりＲＯＭ２８又はＲＡＭ３０に格納される。ＣＰＵ２６は、ＲＯＭ２８又はＲＡＭ３０に記憶した各種データや加工プログラム並びにＲＯＭ２８に格納された制御プログラムに基づいて、駆動制御部３２に作動指令を出力する。駆動制御部３２は、ＣＰＵ２６からの作動指令に従い、種々の駆動機構３４をそれぞれに制御して、ＮＣ旋盤に設置した刃物台１０、主軸１２等の可動構造体３６をそれぞれに作動させる。
【００２８】
上記構成を有するＮＣ装置２０の制御下で、被加工素材Ｗの加工工程中に実施される工具選択方法を、図１〜図４に示す実施形態に関連して、図６のフローチャートにより説明する。なお、工具選択方法を実施するに際し、ＮＣ装置２０のＲＡＭ３０には予め、被加工素材Ｗの直径α（図２）、逃げ距離Ｅ、全工具１４の刃先距離Ｄ１〜Ｄ４、及び全工具１４のＹ軸刃先位置Ｌ１〜Ｌ４が、当該加工プログラムの固有データとして格納されている。
【００２９】
ＮＣ装置２０に工具選択開始が指示されると、最初にＣＰＵ２６は、ＲＡＭ３０に格納されたデータを読み出して、刃物台１０に装着した全ての工具１４の刃先距離Ｄ１〜Ｄ４が互いに同一であるか否かを判断する（ステップ１０１）。そして１つでも異なる刃先距離が有った場合には、現選択工具１４１と次指定工具１４２と中間配置工具１４３とに関して、それぞれの刃先距離Ｄ１〜Ｄ３の中から最大刃先距離Ｄ２を算出する（ステップ１０２）。ここで、仮にＤ１〜Ｄ３の値が互いに同一であったとしても、Ｄ４の値がそれらと異なる場合には、ステップ１０２に進んで最大刃先距離（Ｄ１〜Ｄ３のいずれでも良い）を算出する。算出した最大刃先距離Ｄ２は、ＲＡＭ３０に格納される。
【００３０】
次にＣＰＵ２６は、ＲＡＭ３０に格納された素材直径α、逃げ距離Ｅ、各刃先距離Ｄ１〜Ｄ４、及び最大刃先距離Ｄ２のデータを用いて、Ｘ軸に沿った刃物台１０の工具交換始端位置を算出し、算出した工具交換始端位置をＸ軸座標データとして駆動制御部３２に指令する（ステップ１０３）。駆動制御部３２はこの指令に従い、刃物台１０のＸ軸駆動機構３４ａ（図５）を作動して、刃物台１０を前述したように＋Ｘ軸方向へ送り運動させる。ここで、刃物台１０の工具交換始端位置は、現選択工具１４１に関連するワーク座標系で指定され、そのＸ軸座標は［α／２＋Ｅ＋Ｄ２］となる。
【００３１】
ステップ１０１で全工具１４の刃先距離Ｄ１〜Ｄ４が同一（Ｄ）であると判断したときには、ＣＰＵ２６は、最大刃先距離を算出することなく、ＲＡＭ３０に格納された素材直径α、逃げ距離Ｅ、及び刃先距離Ｄのデータを用いて、Ｘ軸に沿った刃物台１０の工具交換始端位置を算出して駆動制御部３２に指令する（ステップ１０４）。それにより、ＣＰＵ２６における演算処理時間が短縮される。この場合、刃物台１０の工具交換始端位置は、現選択工具１４１に関連するワーク座標系で指定され、そのＸ軸座標は［α／２＋Ｅ＋Ｄ］となる。
【００３２】
続いてＣＰＵ２６は、ＲＡＭ３０に格納されたＹ軸刃先位置Ｌ１〜Ｌ４のデータを用いて、Ｙ軸に沿った刃物台１０の工具交換終端位置を算出し、算出した工具交換終端位置をＹ軸座標データとして駆動制御部３２に指令する（ステップ１０５）。駆動制御部３２はこの指令に従い、刃物台１０のＹ軸駆動機構３４ｂ（図５）を作動して、刃物台１０を工具交換始端位置から前述したように＋Ｙ軸方向へ送り運動させる。ここで、刃物台１０の工具交換終端位置は、現選択工具１４１に関連するワーク座標系で指定され、そのＹ軸座標は［Ｌ３−Ｌ１］となる。工具交換終端位置を指令した後、ＣＰＵ２６は、現選択工具１４１のＹ軸刃先位置に設定されていたワーク座標系原点を、次指定工具１４２のＹ軸刃先位置までＹ軸方向へずらすことにより、Ｙ軸に関するデータシフト作業を実施する。
【００３３】
次にＣＰＵ２６は、ＲＡＭ３０に格納された素材直径α、逃げ距離Ｅ、各刃先距離Ｄ１〜Ｄ４、及び最大刃先距離Ｄ２のデータを用いて、Ｘ軸に沿った刃物台１０の工具選択完了位置を算出し、算出した工具選択完了位置をＸ軸座標データとして駆動制御部３２に指令する（ステップ１０６）。駆動制御部３２はこの指令に従い、刃物台１０のＸ軸駆動機構３４ａ（図５）を作動して、刃物台１０を工具交換終端位置から前述したように−Ｘ軸方向へ送り運動させる。ここで、刃物台１０の工具選択完了位置は、現選択工具１４１に関連するワーク座標系で指定され、そのＸ軸座標は［α／２＋Ｅ＋Ｄ１］となる。
【００３４】
工具選択完了位置を指令した後、ＣＰＵ２６は、現選択工具１４１に関連して被加工素材Ｗの回転中心１２ａに設定されていたワーク座標系原点を、現選択工具１４１の刃先距離Ｄ３と次指定工具１４２の刃先距離Ｄ１との差に相当する距離（Ｄ３−Ｄ１）だけＸ軸方向へずらすことにより、Ｘ軸に関するデータシフト作業を実施する（ステップ１０７）。このようにして、次指定工具１４２のためのワーク座標系が設定される。
【００３５】
上記したＮＣ装置２０では、工具選択方法におけるステップ１０１〜ステップ１０７の処理を、次指定工具のツール番号を指定する制御ブロック（例えばＴ０１００）を加工プログラムに記述するだけで、手順どおり実施されるように構成できる。この場合、一連の加工プログラム中で工具選択を繰り返す場合にも、個々の工具選択指令のために各々１つの制御ブロックのみを記述すればよいので、プログラム作成作業が著しく容易になる。
【００３６】
上記した本発明に係る工具選択方法は、図７に示すように、主軸１２に把持した被加工素材Ｗの軸線方向前方に配置されるドリル等の穴明け工具専用の刃物台４０に対しても、好適に実施することができる。この刃物台４０は、ドリル等の複数の穴明け工具４２を並列配置で装着可能なくし歯刃物台状の構成を有し、主軸１２の回転軸線１２ａに直交する第１制御軸（Ｙ軸）方向及び回転軸線１２ａに平行な第２制御軸（Ｚ軸）方向へ送り運動できる。刃物台４０には、それら穴明け工具４２が、Ｙ軸方向へ互いに平行に離間した並列配置で、それぞれの刃先又は先端４２ａを同一方向へ向けて固定的に装着される。刃物台４０には、各工具４２の刃物台４０上での刃先位置を特定するための、固有の標準刃先位置（基準面）Ｒ（一点鎖線で示す）が設定されている。図示の例では、複数の工具４２は、標準刃先位置Ｒに対するそれぞれの刃先４２ａの位置を不揃いにして、刃物台４０に装着されている。このような刃物台４０に関しても、前述した工具選択方法を好適に実施できることは理解されよう。また、くし歯刃物台に、ドリル等の回転工具とバイトとを混載した場合にも、同様に本発明による工具選択方法を適用できる。
【００３７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、互いに直交する２つの制御軸に沿って送り運動可能な刃物台を有するＮＣ旋盤における工具選択方法において、工具選択作業中に刃物台の無駄な送り運動を回避できるから、加工プログラムのサイクル時間の増加を効果的に抑制できるようになる。しかも本発明によれば、工具選択プログラムの作成を著しく容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る工具選択方法を適用可能な刃物台の構成を模式図的に示す概略正面図で、現選択工具の加工作業終了時の状態で示す。
【図２】図１の刃物台を工具交換始端位置で示す概略正面図である。
【図３】図１の刃物台を工具交換終端位置で示す概略正面図である。
【図４】図１の刃物台を工具選択完了位置で示す概略正面図である。
【図５】本発明に係る工具選択方法を実行可能な制御装置の構成を示すブロック図である。
【図６】図５の制御装置による工具選択手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明に係る工具選択方法を適用可能な他の刃物台の構成を模式図的に示す概略正面図である。
【符号の説明】
１０、４０…刃物台
１２…主軸
１４、４２…工具
１４１…現選択工具
１４２…次指定工具
１４３…中間配置工具
２０…ＮＣ装置
２６…ＣＰＵ
２８…ＲＯＭ
３０…ＲＡＭ
３２…駆動制御部

Claims

互いに直交する第１及び第２制御軸に沿って移動可能な刃物台を有する数値制御旋盤で、被加工素材の加工工程中に、該刃物台に該第１制御軸方向へ並列する配置でそれぞれの刃先を同一方向へ向けて装着した複数の工具から所望の工具を自動選択するための工具選択方法であって、
前記刃物台に固有の標準刃先位置を設定し、
工具選択中に工具の刃先を被加工素材から僅かに離隔するための逃げ距離を設定し、
前記刃物台に装着した全ての工具に関して、前記標準刃先位置から該刃物台上での実際の刃先位置までの刃先距離を求め、
前記全ての工具のうち、加工作業に使用している現選択工具と、次に使用する次指定工具と、該現選択工具と該次指定工具との間に配置される中間配置工具が存在する場合は該中間配置工具とに関して、それぞれの前記刃先距離の中から最大刃先距離を特定し、
前記現選択工具の加工作業完了後、前記刃物台を前記第２制御軸方向へ移動して、該現選択工具の刃先が被加工素材から前記最大刃先距離と該現選択工具の前記刃先距離との差に前記逃げ距離を加えた距離だけ前記第２制御軸に沿って離隔する工具交換始端位置に配置し、
前記工具交換始端位置から前記刃物台を前記第１制御軸方向へ移動して、前記次指定工具の刃先が被加工素材に対して前記第２制御軸方向へ整列する工具交換終端位置に配置し、
前記工具交換終端位置から前記刃物台を前記第２制御軸方向へ移動して、前記次指定工具の刃先が被加工素材から前記逃げ距離だけ該第２制御軸に沿って離隔する工具選択完了位置に配置すること、
を特徴とする工具選択方法。
前記刃物台を前記工具選択完了位置に配置した後に、前記現選択工具に関連して被加工素材の回転中心に設定されていたワーク座標系原点を、該現選択工具の前記刃先距離と前記次指定工具の前記刃先距離との差に相当する距離だけ前記第２制御軸方向へずらすことにより、該次指定工具のためのワーク座標系を設定する請求項１に記載の工具選択方法。
前記刃物台に装着した全ての工具の前記刃先距離を求めた後に、該全ての工具の該刃先距離を互いに比較し、それら刃先距離の全てが同一である場合には、前記最大刃先距離を特定することなく、該刃物台を前記第２制御軸方向へ移動して、前記現選択工具の刃先が被加工素材から前記逃げ距離に相当する距離だけ該第２制御軸に沿って離隔する位置に配置し、該位置を前記工具交換始端位置とする請求項１又は２に記載の工具選択方法。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の工具選択方法を実施するための制御装置であって、
前記逃げ距離及び前記刃物台に装着した全ての工具の前記刃先距離を、該刃物台の固有データとして記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶した前記固有データから、前記最大刃先距離を算出するとともに、前記工具交換始端位置、前記工具交換終端位置及び前記工具選択完了位置を算出してそれらの位置に対応する位置指令を発する処理部と、
前記処理部から発せられた位置指令に従って、前記第１及び第２制御軸に沿った前記刃物台の送り運動を制御する駆動制御部とを具備すること、
を特徴とする制御装置。