JP2017041140A

JP2017041140A - 工作機械、工作機械の主軸の位置補正方法及びコンピュータプログラム

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Publication number: JP2017041140A
Application number: JP2015163074A
Authority: JP
Inventors: 玄　隆植; Ryushoku Gen; 隆植玄
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2015-08-20
Filing date: 2015-08-20
Publication date: 2017-02-23
Anticipated expiration: 2035-08-20
Also published as: JP6620460B2

Abstract

【課題】各パレットの寸法差の加工精度への影響を抑制する工作機械等を提供する。
【解決手段】工作機械は、工具を装着する主軸と、該主軸の移動を行う移動装置と、ワークを保持する複数のパレットを交換する交換装置と、一の前記パレットにおける前後及び左右方向の位置を測定する第１測定部と、該第１測定部の測定結果に基づいて、前後及び左右方向の原点位置を設定する原点位置設定部と、他の前記パレットにおける前後及び左右方向の位置を測定する第２測定部と、前記原点位置設定部にて設定した原点位置及び前記第２測定部にて測定した位置の差分に基づいて、前後及び左右方向における前記他のパレットの補正量を設定する補正量設定部と、前記交換装置によって前記一のパレットを前記他のパレットに交換する場合、前記補正量設定部にて設定した補正量に基づいて、前記移動装置による前記主軸の移動を制御する制御部とを備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、主軸に装着した工具によってワークを加工する工作機械、前記主軸の位置補正方法及び前記主軸の位置を制御するコンピュータプログラムに関する。

工作機械は、複数のパレットを搬送するパレットチェンジャーを備える。各パレットはワークを固定する。ワークの位置を測定する測定装置が工作機械に設けてある。測定装置は測定子を備え、測定子はワークに接触し、ワークの位置を測定する（例えば特許文献１参照）。

特開２００９−１２８１９６号公報

各パレットは寸法公差内で製造するので、各パレットの寸法には差がある。それ故、パレットチェンジャーに対する各パレットの位置は一致せず、各パレットの寸法差はワークの加工精度に影響する。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、各パレットの寸法差の加工精度への影響を抑制する工作機械、工作機械の主軸の位置補正方法及びコンピュータプログラムを提供することを目的とする。

本発明に係る工作機械は、工具を装着する主軸と、該主軸の移動を行う移動装置と、ワークを保持する複数のパレットを交換する交換装置とを備える工作機械において、一の前記パレットにおける前後及び左右方向の位置を測定する第１測定部と、該第１測定部の測定結果に基づいて、前後及び左右方向の原点位置を設定する原点位置設定部と、他の前記パレットにおける前後及び左右方向の位置を測定する第２測定部と、前記原点位置設定部にて設定した原点位置及び前記第２測定部にて測定した位置の差分に基づいて、前後及び左右方向における前記他のパレットの補正量を設定する補正量設定部と、前記交換装置によって前記一のパレットを前記他のパレットに交換する場合、前記補正量設定部にて設定した補正量に基づいて、前記移動装置による前記主軸の移動を制御する制御部とを備えることを特徴とする。

本発明に係る工作機械は、前記一のパレットにおける前記主軸の上下位置を測定する第３測定部と、該第３測定部の測定結果に基づいて、上下方向の第２原点位置を設定する第２原点位置設定部と、前記他のパレットにおける前記主軸の上下位置を測定する第４測定部と、前記第２原点位置設定部にて設定した第２原点位置及び前記第４測定部にて測定した上下位置の差分に基づいて、上下方向における前記他のパレットの補正量を設定する第２補正量設定部とを備え、前記制御部は、前記交換装置によって前記一のパレットを前記他のパレットに交換する場合、前記第２補正量設定部にて設定した補正量に基づいて、前記移動装置による前記主軸の移動を制御することを特徴とする。

本発明に係る工作機械は、前記制御部は、前記一及び他のパレットの交換中に前記主軸の前記補正量分の移動を制御することを特徴とする。

本発明に係る工作機械は、前記一及び他のパレットには前後及び左右方向夫々に延びた溝が形成してあり、前記第１測定部及び第２測定部は各溝の両側面の中間位置を測定することを特徴とする。

本発明に係る工作機械の主軸の位置補正方法は、工作機械の主軸の位置補正方法であって、前記工作機械は、前記主軸の移動を行う移動装置と、ワークを保持する複数のパレットを交換する交換装置とを備え、一の前記パレットにおける前後及び左右方向の位置を測定し、測定した前記一のパレットの位置に基づいて、前後及び左右方向の原点位置を設定し、他の前記パレットにおける前後及び左右方向の位置を測定し、設定した前記原点位置及び測定した前記他のパレットの位置の差分に基づいて、前後及び左右方向における前記他のパレットの補正量を設定し、前記交換装置によって前記一のパレットを前記他のパレットに交換する場合、設定した補正量に基づいて、前記移動装置による前記主軸の移動を制御することを特徴とする。

本発明に係るコンピュータプログラムは、工作機械の主軸の位置を制御する制御装置で実行可能なコンピュータプログラムであって、前記工作機械は、前記主軸の移動を行う移動装置と、ワークを保持する複数のパレットを交換する交換装置とを備え、前記制御装置を、一の前記パレットにおける前後及び左右方向の位置を測定する第１測定部、該第１測定部の測定結果に基づいて、前後及び左右方向の原点位置を設定する原点位置設定部、他の前記パレットにおける前後及び左右方向の位置を測定する第２測定部、前記原点位置設定部にて設定した原点位置及び前記第２測定部にて測定した位置の差分に基づいて、前後及び左右方向における前記他のパレットの補正量を設定する補正量設定部、及び前記交換装置によって前記一のパレットを前記他のパレットに交換する場合に、前記補正量設定部にて設定した補正量に基づいて、前記移動装置による前記主軸の移動を制御する制御部として機能させることを特徴とする。

本発明においては、一のパレットの前後及び左右方向の原点位置を設定し、原点位置と他のパレットの位置との差分に基づいて、他のパレットの補正量を設定する。一のパレットを他のパレットに交換する場合に、前後及び左右方向において主軸は補正量分移動し、他のパレットに設けたワークを加工する。

本発明においては、一のパレットの上下方向の第２原点位置を設定し、第２原点位置と他のパレットの位置との差分に基づいて、他のパレットの第２補正量を設定する。一のパレットを他のパレットに交換する場合に、上下方向において主軸は第２補正量分移動し、他のパレットに設けたワークを加工する。

本発明においては、一及び他のパレットの交換中に主軸が移動し、加工に関する時間の短縮を図る。

本発明においては、一及び他のパレットに形成した溝の両側面の中間位置を測定し、補正量又は第２補正量を演算する。

本発明に係る工作機械、工作機械の主軸の位置補正方法及びコンピュータプログラムにあっては、一のパレットの前後及び左右方向の原点位置を設定し、原点位置と他のパレットの位置との差分に基づいて、他のパレットの補正量を設定する。一のパレットを他のパレットに交換する場合に、前後及び左右方向において主軸は補正量分移動し、他のパレットに設けたワークを加工する。それ故、各パレットの寸法差による加工精度への影響を抑制することができる。

工作機械を略示する斜視図である。第１パレット又は第２パレットを略示する平面図である。制御装置付近の構成を略示するブロック図である。制御装置による原点の設定処理及び補正量の演算処理を説明するフローチャートである。Ｘ軸方向原点設定処理を説明するフローチャートである。測定器による主軸とＹ軸方向基準溝又はＸ軸方向基準溝の側面との距離を測定する方法を説明する説明図である。Ｙ軸方向原点設定処理を説明するフローチャートである。Ｚ軸方向原点設定処理を説明するフローチャートである。計測ツール及びハイトプリセッタによる主軸と第１パレット又は第２パレットとの距離を測定する方法を説明する説明図である。Ｘ軸方向補正量演算処理を説明するフローチャートである。Ｙ軸方向補正量演算処理を説明するフローチャートである。Ｚ軸方向補正量演算処理を説明するフローチャートである。主軸の位置補正処理を説明するフローチャートである。測定器による主軸とＹ軸方向基準溝又はＸ軸方向基準溝の側面との距離を測定する他の方法を説明する説明図である。

以下本発明を実施の形態に係る工作機械を示す図面に基づいて説明する。以下の説明では図において矢印で示す上下、左右及び前後を使用する。図１は工作機械を略示する斜視図である。なお、図１においては、交換用の工具を収容する工具マガジンの図示を省略する。

工作機械は金属製の基台１を備える。基台１上に柱状のコラム２が立設してある。コラム２の前面に沿って上下に移動可能に主軸ヘッド４が設けてある。主軸ヘッド４に、工具を装着する主軸５と、主軸５に装着した工具を他の工具に交換する工具交換機構７とが設けてある。コラム２の上部にＺ軸モータ８１（図３参照）が設けてあり、Ｚ軸モータ８１の回転によって主軸ヘッド４は上下方向（Ｚ軸方向）に移動する。

主軸ヘッド４に主軸５が回転可能に装着してあり、主軸５を回転駆動する為の主軸モータ６が主軸ヘッド４の上部に設けてある。主軸５の下端に工具が着脱可能に装着してあり、主軸５が主軸モータ６によって回転し、工具が回転する。基台１上には、主軸ヘッド４の下方に、ワークを着脱可能に固定する回転テーブル８が配置してある。工具は回転テーブル８に固定したワークを加工する。主軸５は、主軸ヘッド４の上下移動によって上方の交換位置と下方の加工位置との間を移動する。

回転テーブル８はテーブルモータ８４（図３参照）によって上下軸回りに回転する。回転テーブル８に、ワークを保持する第１パレット１１及び第２パレット１２が前後に並設してある。回転テーブル８及びテーブルモータ８４は交換装置を構成する。

コラム２は、Ｘ軸モータ８２及びＹ軸モータ８３（図３参照）により、Ｘ軸方向（左右方向）及びＹ軸方向（前後方向）に移動する。コラム２の背面側に制御装置６０が設けてある。なおコラム２、主軸ヘッド４、Ｚ軸モータ８１、Ｘ軸モータ８２及びＹ軸モータ８３は移動装置を構成する。

図２は第１パレット１１又は第２パレット１２を略示する平面図である。第１パレット１１は、平面視矩形状をなす本体部１１ａと、本体部１１ａの上面に形成したＹ軸方向基準溝１１ｂと、本体部１１ａの上面に形成してあり、前記Ｙ軸方向基準溝１１ｂに直交するＸ軸方向基準溝１１ｃとを有する。Ｙ軸方向基準溝１１ｂ及びＸ軸方向基準溝１１ｃ夫々は、回転テーブル８が停止した状態において、前後方向及び左右方向に延びる。

第２パレット１２は、平面視矩形状をなす本体部１２ａと、本体部１２ａの上面に形成したＹ軸方向基準溝１２ｂと、本体部１２ａの上面に形成してあり、前記Ｙ軸方向基準溝１２ｂに直交するＸ軸方向基準溝１２ｃとを有する。Ｙ軸方向基準溝１２ｂ及びＸ軸方向基準溝１２ｃ夫々は、回転テーブル８が停止した状態において、前後方向及び左右方向に延びる。

図３は制御装置６０付近の構成を略示するブロック図である。制御装置６０は、ＣＰＵ６１、ＲＯＭ６２、ＲＡＭ６３、不揮発性メモリ６４、入力インタフェース６５及び出力インタフェース６６等を備える。

ＣＰＵ６１は、ＲＯＭ６２に格納した制御プログラムをＲＡＭ６３に読み出して実行し、ワークの加工処理等を行う。ＲＯＭ６２には、前記制御プログラム及び処理に必要な各種のデータ等が予め格納してある。ＲＡＭ６３は、ＲＯＭ６２から読み出した制御プログラム及び処理過程で発生した種々のデータ等を一時的に記憶する。不揮発性メモリ６４は、処理に必要な各種のデータを格納する。

入力装置７１が入力インタフェース６５に接続してある。入力装置７１はキーボード又はタッチパネル等を用いており、作業者の操作を受け付ける。

Ｚ軸モータ８１、主軸モータ６、Ｘ軸モータ８２、Ｙ軸モータ８３及びテーブルモータ８４が出力インタフェース６６に接続してある。Ｚ軸モータ８１、主軸モータ６、Ｘ軸モータ８２、Ｙ軸モータ８３及びテーブルモータ８４はエンコーダを備える。制御装置６０は、制御部、原点位置設定部、第２原点位置設定部、補正量設定部及び第２補正量設定部を構成する。

図４は制御装置６０による原点の設定処理及び補正量の演算処理を説明するフローチャートである。制御装置６０は、ワークを加工する前に、原点の設定処理及び補正量の演算処理を実行する。なお初期状態において、Ｙ軸方向基準溝１１ｂ、１２ｂ又はＸ軸方向基準溝１１ｃ、１２ｃの側面との距離を測定する測定器１４（図６参照）が主軸５に取り付けてある。

制御装置６０のＣＰＵ６１は、第１パレット１１が主軸５の下方に位置するまで待機する（ステップＳ１：ＮＯ）。例えば、作業者が第１パレット１１を回転テーブル８の前側に設置し、回転テーブル８が１８０度回転した後、前記設定処理及び演算処理の開始を示す信号が入力装置７１から入力した場合に、ＣＰＵ６１は第１パレット１１が主軸５の下方に位置したと判定する。

第１パレット１１が主軸５の下方に位置した場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６１は後述するＸ軸方向原点設定処理（ステップＳ２）、Ｙ軸方向原点設定処理（ステップＳ３）及びＺ軸方向原点設定処理（ステップＳ４）を順に実行する。

ＣＰＵ６１は、第２パレット１２が主軸５の下方に位置するまで待機する（ステップＳ５：ＮＯ）。例えば、作業者が第２パレット１２を回転テーブル８の前側に設置し、回転テーブル８が１８０度回転した後、処理の開始を示す信号が入力装置７１から入力した場合に、ＣＰＵ６１は第２パレット１２が主軸５の下方に位置したと判定する。

第２パレット１２が主軸５の下方に位置した場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６１は後述するＸ軸方向補正量演算処理（ステップＳ６）、Ｙ軸方向補正量演算処理（ステップＳ７）及びＺ軸方向補正量演算処理（ステップＳ８）を順に実行する。

図５はＸ軸方向原点設定処理を説明するフローチャート、図６は測定器１４による主軸５とＹ軸方向基準溝１１ｂ、１２ｂ又はＸ軸方向基準溝１１ｃ、１２ｃの側面との距離を測定する方法を説明する説明図である。

なお測定器１４は、例えば梃子式ダイヤルゲージを使用しており、測定器本体部１４ａ、スモール１４ｂ及びゲージ１４ｃを備える。測定器本体部１４ａは連結部材１３を介して主軸５の下端に接続しており、スモール１４ｂは測定器本体部１４ａから主軸５の径方向に突出している。スモール１４ｂは測定器本体部１４ａとの連結部分を支点にして回動可能である。ゲージ１４ｃはスモール１４ｂの回動量に応じた測定値を示す。測定器１４は制御装置６０に測定値を入力する。測定器１４及び制御装置６０は、第１測定部及び第２測定部を構成する。

ＣＰＵ６１はＺ軸モータ８１、Ｘ軸モータ８２及びＹ軸モータ８３に駆動信号を出力し、Ｙ軸方向基準溝１１ｂに測定器１４を挿入する（ステップＳ１１）。このときスモール１４ｂは、Ｙ軸方向基準溝１１ｂの一側面に接触する（図６Ａ参照）。なお測定器１４をＹ軸方向基準溝１１ｂに挿入する為の前後、左右及び上下の位置情報は予め不揮発性メモリ６４に設定してある。またスモール１４ｂの寸法は、Ｙ軸方向基準溝１１ｂに挿入した場合に、Ｙ軸方向基準溝１１ｂの対向する二つの側面のいずれかに接触するように設定してある。

ＣＰＵ６１は測定器１４の測定値（第１測定値）を取り込む（ステップＳ１２）。第１測定値はＹ軸方向基準溝１１ｂの一側面及び主軸５の間の距離に対応する。

ＣＰＵ６１は主軸モータ６に駆動信号を出力し、主軸５は１８０度回転する（ステップＳ１３）。スモール１４ｂはＹ軸方向基準溝１１ｂの他側面に接触する（図６Ｂ参照）。

ＣＰＵ６１は測定器１４の測定値（第２測定値）を取り込む（ステップＳ１４）。第２測定値はＹ軸方向基準溝１１ｂの他側面及び主軸５の間の距離に対応する。

ＣＰＵ６１は、第１測定値及び第２測定値の差分を演算し（ステップＳ１５）、演算した差分が閾値以下であるか否か判定する（ステップＳ１６）。なお閾値は予め不揮発性メモリ６４に設定してある。

演算した差分が閾値以下でない場合（ステップＳ１６：ＮＯ）、即ち、Ｘ軸方向において、主軸５がＹ軸方向基準溝１１ｂの中央部に位置しない場合、ＣＰＵ６１はＸ軸モータ８２に駆動信号を出力し（ステップＳ１７）、ステップＳ１６に処理を戻す。主軸５はＸ軸方向に所定距離移動する。例えば、ＣＰＵ６１は前記差分の半分に対応するＸ軸方向の距離を演算して、Ｘ軸モータ８２に駆動信号を出力する。主軸５は演算した距離だけ、Ｙ軸方向基準溝１１ｂの両側面の内、主軸５との間の距離がより長い側面に向けて移動する。

演算した差分が閾値以下である場合（ステップＳ１６：ＹＥＳ）、即ち、Ｘ軸方向において、主軸５がＹ軸方向基準溝１１ｂの中央部に位置する場合、ＣＰＵ６１は、Ｘ軸モータ８２のエンコーダの値からＸ軸方向における主軸５の所在位置を割り出し、割り出した所在位置（Ｘ軸方向原点位置）を不揮発性メモリ６４に格納する（ステップＳ１８）。なおＸ軸方向における主軸５の所在位置は絶対値である。ＣＰＵ６１は測定器１４をＹ軸方向基準溝１１ｂから取り出す（ステップＳ１９）。具体的には、ＣＰＵ６１はＺ軸モータ８１に駆動信号を出力し、主軸５を上昇させる。

図７はＹ軸方向原点設定処理を説明するフローチャートである。ＣＰＵ６１はＺ軸モータ８１、Ｘ軸モータ８２、Ｙ軸モータ８３に駆動信号を出力し、Ｘ軸方向基準溝１１ｃに測定器１４を挿入する（ステップＳ２１）。このときスモール１４ｂは、Ｘ軸方向基準溝１１ｃの一側面に接触する（図６Ａ参照）。なお測定器１４をＸ軸方向基準溝１１ｃに挿入する為の前後、左右及び上下の位置情報は予め不揮発性メモリ６４に設定してある。またスモール１４ｂの寸法は、Ｘ軸方向基準溝１１ｃに挿入した場合に、Ｘ軸方向基準溝１１ｃの対向する二つの側面のいずれかに接触するように設定してある。

ＣＰＵ６１は測定器１４の測定値（第３測定値）を取り込む（ステップＳ２２）。第３測定値はＸ軸方向基準溝１１ｃの一側面及び主軸５の間の距離に対応する。

ＣＰＵ６１は主軸モータ６に駆動信号を出力し、主軸５は１８０度回転する（ステップＳ２３）。スモール１４ｂはＸ軸方向基準溝１１ｃの他側面に接触する（図６Ｂ参照）。

ＣＰＵ６１は測定器１４の測定値（第４測定値）を取り込む（ステップＳ２４）。第４測定値はＸ軸方向基準溝１１ｃの他側面及び主軸５の間の距離に対応する。

ＣＰＵ６１は、第３測定値及び第４測定値の差分を演算し（ステップＳ２５）、演算した差分が第２閾値以下であるか否か判定する（ステップＳ２６）。なお第２閾値は予め不揮発性メモリ６４に設定してある。

演算した差分が第２閾値以下でない場合（ステップＳ２６：ＮＯ）、即ち、Ｙ軸方向において、主軸５がＸ軸方向基準溝１１ｃの中央部に位置しない場合、ＣＰＵ６１はＹ軸モータ８３に駆動信号を出力し（ステップＳ２７）、ステップＳ２６に処理を戻す。主軸５はＹ軸方向に所定距離移動する。例えば、ＣＰＵ６１は前記差分の半分に対応するＹ軸方向の距離を演算して、Ｙ軸モータ８３に駆動信号を出力する。主軸５は演算した距離だけ、Ｘ軸方向基準溝１１ｃの両側面の内、主軸５との間の距離がより長い側面に向けて移動する。

演算した差分が第２閾値以下である場合（ステップＳ２６：ＹＥＳ）、即ち、Ｙ軸方向において、主軸５がＸ軸方向基準溝１１ｃの中央部に位置する場合、ＣＰＵ６１はＹ軸モータ８３のエンコーダの値からＹ軸方向における主軸５の所在位置を割り出し、割り出した所在位置（Ｙ軸方向原点位置）を不揮発性メモリ６４に格納する（ステップＳ２８）。なおＹ軸方向における主軸５の所在位置は絶対値である。ＣＰＵ６１は測定器１４をＸ軸方向基準溝１１ｃから取り出す（ステップＳ２９）。具体的には、ＣＰＵ６１はＺ軸モータ８１に駆動信号を出力し、主軸５を上昇させる。

図８はＺ軸方向原点設定処理を説明するフローチャート、図９は計測ツール１６及びハイトプリセッタ１７による主軸５と第１パレット１１又は第２パレット１２との距離を測定する方法を説明する説明図である。

作業者は計測ツール１６を主軸５に装着し、ハイトプリセッタ１７を第１パレット１１に設置する。ハイトプリセッタ１７は本体１７ａと、該本体１７ａの上部に設けてあり、上下に移動可能な可動部１７ｂと、ハイトプリセッタ１７の高さが所定高さになった場合に点灯するランプ１７ｃとを備える。なお図９Ａはランプ１７ｃが未点灯の状態を示し、図９Ｂはランプ１７ｃが点灯した状態を示す。計測ツール１６の上下寸法Ｌ１（図９Ｂ参照）は予め定まっている。ハイトプリセッタ１７は、ハイトプリセッタ１７の高さが所定高さＬ２（図９Ｂ参照）になったことを示す信号を制御装置６０に入力する。計測ツール１６、ハイトプリセッタ１７及び制御装置６０は第３測定部及び第４測定部を構成する。

ＣＰＵ６１は、計測ツール１６及びハイトプリセッタ１７の設置が完了するまで待機する（ステップＳ３１：ＮＯ）。例えば、作業者が計測ツール１６を主軸５に装着し、主軸５の下方において、ハイトプリセッタ１７を第１パレット１１上に設けた後、Ｚ軸方向原点設定処理計測ツール１６及びハイトプリセッタ１７の設置が完了したと判定する。

計測ツール１６及びハイトプリセッタ１７の設置が完了した場合（ステップＳ３１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６１はＺ軸モータ８１に駆動信号を出力し、主軸５の降下を行う（ステップＳ３２）。ＣＰＵ６１は、所定高さＬ２になったことを示す信号がハイトプリセッタ１７から制御装置６０に入力するまで待機する（ステップＳ３３：ＮＯ）。

所定高さＬ２になったことを示す信号がハイトプリセッタ１７から制御装置６０に入力した場合（ステップＳ３３：ＹＥＳ、図９Ｂ参照）、ＣＰＵ６１はＺ軸モータ８１に停止信号を出力し、主軸５の降下を停止する（ステップＳ３４）。

ＣＰＵ６１はＺ軸モータ８１のエンコーダの値からＺ軸方向における主軸５の所在位置を割り出し、割り出した所在位置（Ｚ軸方向原点位置）を不揮発性メモリ６４に格納する（ステップＳ３５）。なおＺ軸方向における主軸５の所在位置は絶対値であり、例えば回転テーブル８の上下位置を基準にした上下位置である。また第１パレット１１の上面及び主軸５間の距離は上下寸法Ｌ１と所定高さＬ２との和である。ＣＰＵ６１はＺ軸モータ８１に駆動信号を出力し、所定位置まで主軸５の上昇を行う（ステップＳ３６）。

図１０はＸ軸方向補正量演算処理を説明するフローチャートである。ＣＰＵ６１は、第２パレット１２が主軸５の下方に位置した場合（ステップＳ５：ＹＥＳ、図４参照）、測定器１４の設置が完了するまで待機する（ステップＳ４１：ＮＯ）。例えば、作業者が測定器１４を主軸５に装着し、Ｘ軸方向補正量演算処理の開始を示す信号が入力装置７１から制御装置６０に入力した場合に、ＣＰＵ６１は測定器１４の設置が完了したと判定する。

測定器１４の設置が完了した場合（ステップＳ４１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６１はＺ軸モータ８１、Ｘ軸モータ８２、Ｙ軸モータ８３に駆動信号を出力し、Ｙ軸方向基準溝１２ｂに測定器１４を挿入する（ステップＳ４２）。このときスモール１４ｂは、Ｙ軸方向基準溝１２ｂの一側面に接触する（図６Ａ参照）。なお測定器１４をＹ軸方向基準溝１２ｂに挿入する為の前後、左右及び上下の位置情報は予め不揮発性メモリ６４に設定してある。またスモール１４ｂの寸法は、Ｙ軸方向基準溝１２ｂに挿入した場合に、Ｙ軸方向基準溝１２ｂの対向する二つの側面のいずれかに接触するように設定してある。

ＣＰＵ６１は測定器１４の測定値（第５測定値）を取り込む（ステップＳ４３）。第５測定値はＹ軸方向基準溝１２ｂの一側面及び主軸５の間の距離に対応する。

ＣＰＵ６１は主軸モータ６に駆動信号を出力し、主軸５は１８０度回転する（ステップＳ４４）。スモール１４ｂはＹ軸方向基準溝１２ｂの他側面に接触する（図６Ｂ参照）。

ＣＰＵ６１は測定器１４の測定値（第６測定値）を取り込む（ステップＳ４５）。第６測定値はＹ軸方向基準溝１２ｂの他側面及び主軸５の間の距離に対応する。

ＣＰＵ６１は、第５測定値及び第６測定値の差分を演算し（ステップＳ４６）、演算した差分が第３閾値以下であるか否か判定する（ステップＳ４７）。なお第３閾値は予め不揮発性メモリ６４に設定してある。

演算した差分が第３閾値以下でない場合（ステップＳ４７：ＮＯ）、即ち、Ｘ軸方向において、主軸５がＹ軸方向基準溝１２ｂの中央部に位置しない場合、ＣＰＵ６１はＸ軸モータ８２に駆動信号を出力し（ステップＳ４８）、ステップＳ４７に処理を戻す。主軸５はＸ軸方向に所定距離移動する。例えば、ＣＰＵ６１は前記差分の半分に対応するＸ軸方向の距離を演算して、Ｘ軸モータ８２に駆動信号を出力する。主軸５は演算した距離だけ、Ｙ軸方向基準溝１２ｂの両側面の内、主軸５との間の距離がより長い側面に向けて移動する。

演算した差分が第３閾値以下である場合（ステップＳ４７：ＹＥＳ）、即ち、Ｘ軸方向において、主軸５がＹ軸方向基準溝１２ｂの中央部に位置する場合、ＣＰＵ６１は、Ｘ軸モータ８２のエンコーダの値からＸ軸方向における主軸５の所在位置を割り出し、割り出した所在位置及び不揮発性メモリ６４に格納した前記Ｘ軸方向原点位置（ステップＳ１８参照）の差分を演算する（ステップＳ４９）。

ＣＰＵ６１は、演算した差分をＸ軸方向における補正量として不揮発性メモリ６４に格納する（ステップＳ５０）。

図１１はＹ軸方向補正量演算処理を説明するフローチャートである。ＣＰＵ６１は、Ｚ軸モータ８１、Ｘ軸モータ８２、Ｙ軸モータ８３に駆動信号を出力し、Ｘ軸方向基準溝１２ｃに測定器１４を挿入する（ステップＳ５１）。このときスモール１４ｂは、Ｘ軸方向基準溝１２ｃの一側面に接触する（図６Ａ参照）。なお測定器１４をＸ軸方向基準溝１２ｃに挿入する為の前後、左右及び上下の位置情報は予め不揮発性メモリ６４に設定してある。またスモール１４ｂの寸法は、Ｘ軸方向基準溝１２ｃに挿入した場合に、Ｘ軸方向基準溝１２ｃの対向する二つの側面のいずれかに接触するように設定してある。

ＣＰＵ６１は測定器１４の測定値（第７測定値）を取り込む（ステップＳ５２）。第７測定値はＸ軸方向基準溝１２ｃの一側面及び主軸５の間の距離に対応する。

ＣＰＵ６１は主軸モータ６に駆動信号を出力し、主軸５は１８０度回転する（ステップＳ５３）。スモール１４ｂはＸ軸方向基準溝１２ｃの他側面に接触する（図６Ｂ参照）。

ＣＰＵ６１は測定器１４の測定値（第８測定値）を取り込む（ステップＳ５４）。第８測定値はＸ軸方向基準溝１２ｃの他側面及び主軸５の間の距離に対応する。

ＣＰＵ６１は、第７測定値及び第８測定値の差分を演算し（ステップＳ５５）、演算した差分が第４閾値以下であるか否か判定する（ステップＳ５６）。なお第４閾値は予め不揮発性メモリ６４に設定してある。

演算した差分が第４閾値以下でない場合（ステップＳ５６：ＮＯ）、即ち、Ｙ軸方向において、主軸５がＸ軸方向基準溝１２ｃの中央部に位置しない場合、ＣＰＵ６１はＹ軸モータ８３に駆動信号を出力し（ステップＳ５７）、ステップＳ５６に処理を戻す。主軸５はＹ軸方向に所定距離移動する。例えば、ＣＰＵ６１は前記差分の半分に対応するＹ軸方向の距離を演算して、Ｙ軸モータ８３に駆動信号を出力する。主軸５は演算した距離だけ、Ｘ軸方向基準溝１２ｃの両側面の内、主軸５との間の距離がより長い側面に向けて移動する。

演算した差分が第４閾値以下である場合（ステップＳ５６：ＹＥＳ）、即ち、Ｙ軸方向において、主軸５がＸ軸方向基準溝１２ｃの中央部に位置する場合、ＣＰＵ６１はＹ軸モータ８３のエンコーダの値からＹ軸方向における主軸５の所在位置を割り出し、割り出した所在位置及び不揮発性メモリ６４に格納した前記Ｙ軸方向原点位置（ステップＳ２８参照）の差分を演算する（ステップＳ５８）。

ＣＰＵ６１は、演算した差分をＹ軸方向における補正量として不揮発性メモリ６４に格納する（ステップＳ５９）

図１２はＺ軸方向補正量演算処理を説明するフローチャートである。作業者は計測ツール１６を主軸５に装着し、ハイトプリセッタ１７を第２パレット１２に設置する（図９参照）。

ＣＰＵ６１は、計測ツール１６及びハイトプリセッタ１７の設置が完了するまで待機する（ステップＳ６１：ＮＯ）。例えば、作業者が計測ツール１６を主軸５に装着し、主軸５の下方において、ハイトプリセッタ１７を第１パレット１１上に設けた後、Ｚ軸方向原点設定処理計測ツール１６及びハイトプリセッタ１７の設置が完了したと判定する。

計測ツール１６及びハイトプリセッタ１７の設置が完了した場合（ステップＳ６１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６１はＺ軸モータ８１に駆動信号を出力し、主軸５の降下を行う（ステップＳ６２）。ＣＰＵ６１は、所定高さＬ２になったことを示す信号がハイトプリセッタ１７から制御装置６０に入力するまで待機する（ステップＳ６３：ＮＯ）。

所定高さＬ２になったことを示す信号がハイトプリセッタ１７から制御装置６０に入力した場合（ステップＳ６３：ＹＥＳ、図９Ｂ参照）、ＣＰＵ６１はＺ軸モータ８１に停止信号を出力し、主軸５の降下を停止する（ステップＳ６４）。

ＣＰＵ６１はＺ軸モータ８１のエンコーダの値からＺ軸方向における主軸５の所在位置を割り出し、割り出した所在位置及び不揮発性メモリ６４に格納した前記Ｚ軸方向原点位置の差分を演算する（ステップＳ６５）。なおＺ軸方向における主軸５の所在位置は絶対値であり、例えば回転テーブル８の上下位置を基準にした上下位置である。また第２パレット１２の上面及び主軸５間の距離は上下寸法Ｌ１と所定高さＬ２との和であり、第１パレット１１の上面及び主軸５間の距離と同じである。従って、ステップＳ６５にて演算した差分は、第１パレット１１及び第２パレット１２の寸法公差によって生じる。

ＣＰＵ６１は演算した差分を補正量として不揮発性メモリ６４に格納する（ステップＳ６６）。ＣＰＵ６１はＺ軸モータ８１に駆動信号を出力し、所定位置まで主軸５の上昇を行う（ステップＳ６７）。

上述した原点の設定処理及び補正量の演算処理（図４〜図１２参照）を実行した後に、第１パレット１１に保持したワークを加工する場合、工作機械は、不揮発性メモリ６４に格納したＸ軸方向原点位置、Ｙ軸方向原点位置及びＺ軸方向原点位置を基準にして、ワークを加工する。その後、回転テーブル８を回転し、第２パレット１２に保持したワークを加工する場合、工作機械は不揮発性メモリ６４に格納した補正量によって、主軸５の位置を補正する。

図１３は主軸５の位置補正処理を説明するフローチャートである。ＣＰＵ６１は、回転テーブル８を回転し、第１パレット１１から第２パレット１２に交換するのか否かを判定する（ステップＳ７１）。例えば、第１パレット１１を主軸５の下方に位置させた状態において、回転テーブル８を回転する指令が制御装置６０に入力したか否かをＣＰＵ６１は判定する。第１パレット１１から第２パレット１２に交換しない場合（ステップＳ７１：ＮＯ）、ＣＰＵ６１はステップＳ７１に処理を戻す。

第１パレット１１から第２パレット１２に交換する場合（ステップＳ７１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６１は、Ｚ軸モータ８１、Ｘ軸モータ８２又はＹ軸モータ８３に駆動信号を出力し、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向又はＺ軸方向における補正量分、主軸５の移動を行う（ステップＳ７２）。即ち、回転テーブル８が回転している間に、主軸５は補正量分移動する。

ＣＰＵ６１は、Ｚ軸モータ８１に駆動信号を出力し、主軸５の加工位置への移動を行う（ステップＳ７３）。

上述した工作機械にあっては、第１パレット１１のＸ軸方向及びＹ軸方向夫々の原点位置を設定し、原点位置と第２パレット１２の位置との差分に基づいて、第２パレット１２の補正量を設定する。第１パレット１１を第２パレット１２に交換する場合に、Ｘ軸方向及びＹ軸方向において主軸５は補正量分移動し、第２パレット１２に設けたワークを加工する。それ故、各パレット１１、１２の寸法差による加工精度への影響を抑制することができる。

また第１パレット１１のＺ軸方向の原点位置を設定し、該原点位置と第２パレット１２の位置との差分に基づいて、Ｚ軸方向における第２パレット１２の補正量を設定する。第１パレット１１を第２パレット１２に交換する場合に、Ｚ軸方向において主軸５は補正量分移動し、第２パレット１２に設けたワークを加工する。それ故、各パレット１１、１２の寸法差による加工精度への影響を抑制することができる。

また第１パレット１１及び第２パレット１２の交換中に主軸５が補正量分移動するので、加工に関する時間を短縮することができる。また第１パレット１１及び第２パレット１２に形成した溝の両側面の中間位置を測定して、前記補正量の演算を実現する。

なおパレットは三つ以上でもよく、その場合、第１パレット１１と、第２パレット１２以降の各パレットとの位置の差分を演算し、補正量を設定すればよい。なお第１パレット１１又は第２パレット１２に、Ｙ軸方向基準溝１１ｂ、１２ｂ又はＸ軸方向基準溝１１ｃ、１２ｃが複数設けてある場合、いずれかの溝を選択し、選択した溝に対して上述した処理を実行すればよい。

上述した工作機械は、第１パレット１１及び第２パレット１２に形成した溝の両側面の位置を測定しているが、これに限定されない。例えば、図１４に示す如く、第１パレット１１及び第２パレット１２の縁の位置を測定し、Ｘ軸方向及びＹ軸方向における原点位置及び補正量を演算してもよい。また各パレットが平面視円形状をなす場合、各パレットの外周面の位置を測定し、各パレットの中心位置を演算して、Ｘ軸方向及びＹ軸方向における原点位置及び補正量を演算してもよい。

また上述した工作機械においては、第１パレット１１及び第２パレット１２に形成した溝の中央部の位置を決定する場合に、溝の両側面の位置の差分が第１閾値〜第４閾値以下になるまで、主軸５が移動するが（図５のステップＳ１６及びＳ１７、図７のステップＳ２６及びＳ２７、図１０のステップＳ４７及びＳ１４８、並びに図１１のステップＳ５６及びＳ５７参照）、これに限定されない。例えば、第１パレット１１及び第２パレット１２に形成した溝の一側面の位置を測定した後、一側面の測定値を０点に設定し、溝の他側面の位置を測定し、測定した他側面の測定値が半分になるまで、主軸５の移動を行い、測定値が半分になった位置を溝の中央部の位置に決定してもよい。また主軸５の位置を順次変更して、複数回、溝の両側面の位置を測定し、溝の中央部の位置を探索し、決定してもよい。

また上述した工作機械においては、回転テーブル８が回転している間に、主軸５は補正量分移動するが（ステップＳ７２参照）、回転テーブル８が回転を終了した後に、主軸５が補正量分移動してもよい。この場合、安全性が更に向上する。

２コラム（移動装置）
４主軸ヘッド（移動装置）
５主軸
８回転テーブル（交換装置）
１１第１パレット
１１ｂＹ軸方向基準溝（溝）
１１ｃＸ軸方向基準溝（溝）
１２第２パレット
１２ｂＹ軸方向基準溝（溝）
１２ｃＸ軸方向基準溝（溝）
１４測定器（第１測定部、第２測定部）
１６計測ツール（第３測定部、第４測定部）
１７ハイトプリセッタ（第３測定部、第４測定部）
６０制御装置（制御部、第１測定部、第２測定部、第３測定部、第４測定部、原点位置設定部、第２原点位置設定部、補正量設定部、第２補正量設定部）
６１ＣＰＵ
６２ＲＯＭ
６３ＲＡＭ
６４不揮発性メモリ
８１Ｚ軸モータ（移動装置）
８２Ｘ軸モータ（移動装置）
８３Ｙ軸モータ（移動装置）
８４テーブルモータ（交換装置）

Claims

工具を装着する主軸と、該主軸の移動を行う移動装置と、ワークを保持する複数のパレットを交換する交換装置とを備える工作機械において、
一の前記パレットにおける前後及び左右方向の位置を測定する第１測定部と、
該第１測定部の測定結果に基づいて、前後及び左右方向の原点位置を設定する原点位置設定部と、
他の前記パレットにおける前後及び左右方向の位置を測定する第２測定部と、
前記原点位置設定部にて設定した原点位置及び前記第２測定部にて測定した位置の差分に基づいて、前後及び左右方向における前記他のパレットの補正量を設定する補正量設定部と、
前記交換装置によって前記一のパレットを前記他のパレットに交換する場合、前記補正量設定部にて設定した補正量に基づいて、前記移動装置による前記主軸の移動を制御する制御部と
を備えることを特徴とする工作機械。
前記一のパレットにおける前記主軸の上下位置を測定する第３測定部と、
該第３測定部の測定結果に基づいて、上下方向の第２原点位置を設定する第２原点位置設定部と、
前記他のパレットにおける前記主軸の上下位置を測定する第４測定部と、
前記第２原点位置設定部にて設定した第２原点位置及び前記第４測定部にて測定した上下位置の差分に基づいて、上下方向における前記他のパレットの補正量を設定する第２補正量設定部と
を備え、
前記制御部は、前記交換装置によって前記一のパレットを前記他のパレットに交換する場合、前記第２補正量設定部にて設定した補正量に基づいて、前記移動装置による前記主軸の移動を制御すること
を特徴とする請求項１に記載の工作機械。
前記制御部は、前記一及び他のパレットの交換中に前記主軸の前記補正量分の移動を制御すること
を特徴とする請求項１又は２に記載の工作機械。
前記一及び他のパレットには前後及び左右方向夫々に延びた溝が形成してあり、
前記第１測定部及び第２測定部は各溝の両側面の中間位置を測定すること
を特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の工作機械。
工作機械の主軸の位置補正方法であって、
前記工作機械は、前記主軸の移動を行う移動装置と、ワークを保持する複数のパレットを交換する交換装置とを備え、
一の前記パレットにおける前後及び左右方向の位置を測定し、
測定した前記一のパレットの位置に基づいて、前後及び左右方向の原点位置を設定し、
他の前記パレットにおける前後及び左右方向の位置を測定し、
設定した前記原点位置及び測定した前記他のパレットの位置の差分に基づいて、前後及び左右方向における前記他のパレットの補正量を設定し、
前記交換装置によって前記一のパレットを前記他のパレットに交換する場合、設定した補正量に基づいて、前記移動装置による前記主軸の移動を制御すること
を特徴とする工作機械の主軸の位置補正方法。
工作機械の主軸の位置を制御する制御装置で実行可能なコンピュータプログラムであって、
前記工作機械は、前記主軸の移動を行う移動装置と、ワークを保持する複数のパレットを交換する交換装置とを備え、
前記制御装置を、
一の前記パレットにおける前後及び左右方向の位置を測定する第１測定部、
該第１測定部の測定結果に基づいて、前後及び左右方向の原点位置を設定する原点位置設定部、
他の前記パレットにおける前後及び左右方向の位置を測定する第２測定部、
前記原点位置設定部にて設定した原点位置及び前記第２測定部にて測定した位置の差分に基づいて、前後及び左右方向における前記他のパレットの補正量を設定する補正量設定部、及び
前記交換装置によって前記一のパレットを前記他のパレットに交換する場合に、前記補正量設定部にて設定した補正量に基づいて、前記移動装置による前記主軸の移動を制御する制御部として機能させること
を特徴とするコンピュータプログラム。