JP2023012847A - 工作機械システム - Google Patents

Abstract

【課題】利便性の高い工作機械システムを提供する。【解決手段】本発明の工作機械システムの一例であるＮＣ旋盤１は、ワークＷを加工するための第１工具Ｔ１が取り付けられた第１刃物台５と、第１刃物台５の移動をＮＣプログラムに基づいて制御する数値制御部２７と、数値制御部２７の制御によって所定位置に移動した第１刃物台５に取り付けられている第１工具Ｔ１の位置および第１工具Ｔ１の形状を測定するスキャナ９とを備えている。【選択図】図５

Description

本発明は、測定装置を備えた工作機械システムに関する。

従来、工作機械には、刃物台などの移動体の移動動作や主軸および回転工具の回転動作をＮＣプログラムに基づいて制御する制御装置が設けられている。ＮＣプログラムは、工作機械のオペレータやＣＡＭ（コンピュータ支援製造）によって作成される。工作機械では、ＮＣプログラムに従って制御装置が移動体の移動を制御することで、被加工物であるワークを所望の形状に加工している。

ワークを変更する場合や加工形状を変更する場合、いわゆる段取り作業が行われる。段取り作業では、工作機械のオペレータやＣＡＭによるＮＣプログラムの作成、取り付けられている工具の付け替えおよびワークを把持するチャックの変更などが行なわれる。また、オペレータは、付け替えた工具の種類情報や工具の突き出し長、回転工具の場合はその回転方向情報などを制御装置に入力する。そして、まずワークを取り付けないで工作機械を低速で動作させて移動体が工作機械の加工室（切削室）内壁や加工室内の構造物などと干渉しないかの確認を行う。問題なければワークの試し加工を行い、加工したワークの測定結果に基づいて工具の刃先位置の補正値を制御装置に入力する。また、移動体どうしや移動体とワークとが干渉しないかを仮想３次元モデルを用いてチェックする工作機械も存在する（例えば特許文献１参照）。この特許文献１に記載された工作機械では、移動体に測定装置を取り付け、測定装置を移動させながら測定装置からワークまでの距離を測定してワーク形状を認識する。そして、認識されたワーク形状に基づいて仮想３次元モデルを生成し、移動体とワークとが干渉しないか干渉チェックを行っている。

特許第４７２７６８９号公報

しかしながら、特許文献１に記載された工作機械では、仮想３次元モデルを用いた干渉チェックに用いる工具の指定間違いや、干渉チェック時の工具取付位置と実際に移動体に取り付けられた工具の取付位置との間に差異が生じることがある。このため、仮想３次元モデルを用いた干渉チェックを行った後も、工作機械に工具を取り付けてＮＣプログラムに基づいて工作機械を低速で動作させて本当に干渉しないか再確認する必要があり、利便性が悪かった。

本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、利便性の高い工作機械システムを提供することを目的とする。

上記目的を解決する本発明の工作機械システムは、ワークを加工するための工具が取り付けられた刃物台と、
前記刃物台の移動をＮＣプログラムに基づいて制御する数値制御部と、
前記刃物台に取り付けられている前記工具の位置および該工具の形状を測定する測定装置とを備えたことを特徴とする。

この工作機械システムによれば、前記測定装置によって前記工具の位置および該工具の形状を測定しているので、実際に前記刃物台に取り付けられている該工具の位置情報および該工具の形状情報を利用することができる。そして、仮想３次元モデルを用いた干渉チェックにそれらの情報を利用した場合、その干渉チェックに用いられる前記工具の位置および該工具の形状と実際に取り付けられている該工具の位置および該工具の形状に差異が生じてしまうことがない。従って、その干渉チェック後に実機で再確認する必要がなくなり利便性が高まる。また、前記工具の位置および該工具の形状を測定することで、該工具の刃先位置の情報も得られるので、刃先位置の補正値情報を生成することもできる。そして、その補正値情報を工作機械で用いることで、手動で補正値情報を工作機械に記憶させる手間がなくなる上に補正値情報の入力間違いがなくなるのでこの工作機械の利便性が高まる。なお、本発明における工作機械システムとは、工作機械単独のものと、工作機械とその工作機械に接続されたコンピュータとを備えたものの両方を含む概念である。

この工作機械システムにおいて、前記測定装置は、前記工具を前記刃物台に取り付けるための工具ホルダの形状も測定するものであり、
前記刃物台に取り付け可能な複数の前記工具ホルダごとに該工具ホルダの形状情報と該工具ホルダの特性情報とを関連付けて記憶する工具ホルダ情報記憶部と、
前記工具ホルダ情報記憶部に記憶された複数の前記工具ホルダの形状情報の中から前記測定装置が測定した該工具ホルダの形状に対応するものを特定し、特定した該工具ホルダに関連付けられた前記特性情報を取得する工具ホルダ情報取得部とを備えたものであってもよい。

実際に取り付けされている前記工具ホルダの前記特性情報を用いることで、例えば前記工具の突き出し長を算出するなどの様々な処理が可能になる。

また、この工作機械システムにおいて、前記測定装置が測定した前記工具の位置および該工具の形状に基づいた取付工具情報を記憶する取付工具情報記憶部と、
前記取付工具情報記憶部に記憶された前記取付工具情報と前記測定装置が新たに測定した前記工具の位置および該工具の形状に基づいた取付工具情報とを比較して所望の該工具が前記刃物台に取り付けられているかチェックを行う取付工具チェック部とを備えていてもよい。

こうすることで、以前行った加工と同一の加工をする際に、前記工具の種類や該工具の取付位置が正しいか否かを容易に確認できる。特に、熟練したオペレータが前記刃物台に前記工具を取り付けたときの該工具の位置および該工具の形状を前記取付工具情報記憶部に記憶させておけば、取り付けた該工具に間違いがないことが確認できる上に、熟練したオペレータと同じ取付作業ができたか否かが確認できて利便性が高い。

さらに、この工作機械システムにおいて、前記測定装置は、位置及びクーラント液の吐出角度が調整可能なクーラントノズルの位置および該クーラントノズルの形状も測定するものであり、
前記測定装置が測定した前記クーラントノズルの位置および該クーラントノズルの形状並びに前記工具の位置および該工具の形状を用いて仮想３次元モデルを生成し、前記ＮＣプログラムに基づいて該仮想３次元モデルにおける前記刃物台を移動させて該工具と該クーラントノズルの干渉チェックを行う干渉チェック部を備えていてもよい。

前記干渉チェック部によって、前記クーラントノズルと前記工具との干渉チェックを行うことで、干渉によって該クーラントノズルの吐出角度や位置が変化してしまうか否かをチェックできる。

またさらに、この工作機械システムにおいて、前記ワークを把持して主軸中心線を中心として回転する第１主軸と、
前記第１主軸に対向する第２主軸を有し前記主軸中心線と直交する直交方向に移動可能な第２主軸台とを備え、
前記測定装置は、前記第２主軸台に搭載され、該第２主軸台とともに前記直交方向へ移動しながら被測定物までの距離を測定するものであってもよい。

前記測定装置が前記第２主軸台に搭載されることで、前記刃物台に取り付けられている前記工具などの主要な構造物の位置や形状を測定できる。そして、前記第２主軸台の前記直交方向への移動によって前記測定装置も該直交方向へ移動するので、該測定装置によって広範囲を測定できる。

加えて、この工作機械システムにおいて、前記測定装置は、前記第２主軸台に取り外し自在に搭載され、該第２主軸台に搭載されているときに該第２主軸台に搭載されていることを示す信号を送出するものであってもよい。

こうすることで、加工時には前記測定装置を取り外しておくことが可能になるので、該測定装置にクーラント液や切粉などが降りかかってしまうことを防止できる。また、第２主軸台に前記測定装置が搭載されていることを判定できる。

ここで、前記測定装置は、前記刃物台に取り外し自在に搭載可能であってもよく、該刃物台に搭載されているときに該刃物台に搭載されていることを示す信号を送出するものであってもよい。

本発明によれば、利便性の高い工作機械システムを提供することができる。

本実施形態にかかるＮＣ旋盤の内部構成を簡易的に示す平面図である。 図１に示したＮＣ旋盤の内部構成を示す斜視図である。 図２に示したスキャナと第２主軸台との接続部分を説明するための概略断面図である。 図１に示したＮＣ旋盤のハードウェア構成を示すブロック図である。 図１に示したＮＣ装置の機能構成を示す機能ブロック図である。 図１に示したＮＣ旋盤の切削室にある構造物を測定する測定動作を示すフローチャートである。 図６に示した段取りチェック処理の動作を示すフローチャートである。 （ａ）は、段取りチェック処理により得られる取付工具情報とチェック対象の選択画面を示す図であり、（ｂ）は、補正入力処理によって得られる工具補正値の一例を示す一覧表である。 図６に示した補正入力処理の動作を示すフローチャートである。 図６に示した干渉チェック処理の動作を示すフローチャートである。 干渉チェック処理によって仮想空間に生成される仮想３次元モデルを示す斜視図である。 変形例のＮＣ旋盤の内部構成を示す図２と同様の斜視図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。本実施形態では、本発明をＮＣ（Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ）旋盤に適用した例を用いて説明する。

図１は、本実施形態にかかるＮＣ旋盤の内部構成を簡易的に示す平面図である。この図１には、ＮＣ旋盤１に設けられた制御装置２も示されている。また、図１には、切削室１１の範囲が細い二点鎖線の矩形で示されている。

図１に示すように、ＮＣ旋盤１は、第１主軸台３と、ガイドブッシュ４と、第１刃物台５と、第２主軸台６と、第２刃物台７とを内部に備えている。このＮＣ旋盤１は、工作機械の一例に相当するとともに工作機械システムの一例にも相当する。第１主軸台３、ガイドブッシュ４、第１刃物台５、第２主軸台６および第２刃物台７は、土台である脚１０（図２参照）の上に配置されている。第１主軸台３、第１刃物台５、第２主軸台６および第２刃物台７は、制御装置２によって動作が制御される。制御装置２は、主にＮＣプログラムに従って、第１主軸台３、第１刃物台５、第２主軸台６および第２刃物台７を数値制御により動作させるコンピューターである。また、制御装置２は、第１主軸３１と第２主軸６１の回転も制御する。加えて、制御装置２は、第１刃物台５や第２刃物台７に回転工具が取り付けれた場合には、その回転工具の回転も制御する。

第１主軸台３は、第１主軸３１を有している。第１主軸台３は、Ｚ１軸方向に移動可能である。Ｚ１軸方向は、水平方向であり、図１においては左右方向である。このＺ１軸方向は、第１主軸３１の軸線方向に相当する。第１主軸３１は、その内部に挿入された長尺棒状のワークＷを把持解除可能に把持する。第１主軸３１は、ワークＷを把持して第１主軸中心線ＣＬ１を中心として回転可能である。第１主軸中心線ＣＬ１の方向はＺ１軸方向と一致している。

ガイドブッシュ４は、ガイドブッシュ支持台４１によってＮＣ旋盤１の脚１０（図２参照）に固定されている。ガイドブッシュ４の、第１主軸３１が配置された側とは反対側の端面は、切削室１１内に露出している。ガイドブッシュ４は、第１主軸３１の内部を貫通したワークＷの先端側部分をＺ１軸方向へ摺動自在に支持する。このガイドブッシュ４の、ワークＷを支持している部分は、第１主軸３１と同期して第１主軸中心線ＣＬ１を中心にして回転可能である。すなわち、第１主軸中心線ＣＬ１は、ワークＷの、ガイドブッシュ４に支持された部分の回転中心線でもある。ガイドブッシュ４により、加工時のワークＷの撓みが抑制されるので、特に細長いワークＷを高精度に加工できる。

第１刃物台５は、Ｚ１軸方向と直交しかつ水平方向を向いたＸ１軸方向と、垂直方向を向いたＹ１軸方向に移動可能である。この第１刃物台５は、刃物台の一例に相当する。図１では、上下方向がＸ１軸方向であり、紙面に直交する方向がＹ１軸方向である。第１刃物台５には第１工具ホルダＴＨ１が取り付けられ、その第１工具ホルダＴＨ１にはワークＷを加工する第１工具Ｔ１が取り付けられている。すなわち、第１工具Ｔ１は、第１工具ホルダＴＨ１を介して第１刃物台５に取り付けられている。以下、第１工具Ｔ１と第１工具ホルダＴＨ１を合わせて正面工具ユニットと称する。なお、正面工具ユニットがスローアウェイバイトである場合、刃先を構成するチップが第１工具Ｔ１に相当し、チップが取り付けられたシャンクが第１工具ホルダＴＨ１に相当する。また、正面工具ユニットは、ろう付けバイトやむくバイトなど、第１工具Ｔ１と第１工具ホルダＴＨ１とが実質的に一体化した正面工具ユニットであってもよい。正面工具ユニットは、切削室１１内に配置されている。第１刃物台５には、外径加工用正面工具ユニット、突切加工用正面工具ユニットなどを含む複数種類の正面工具ユニットがＹ１軸方向に並んで櫛歯状に取り付けられている。第１刃物台５がＹ１軸方向に移動することで、これらの複数種類の正面工具ユニットから任意の正面工具ユニットが選択される。そして、第１刃物台５がＸ１軸方向に移動することで、選択された正面工具ユニットの第１工具Ｔ１が第１主軸３１に把持されたワークＷに切り込んでワークＷの先端部分を加工する。また、図１には示されていないが、第１刃物台５にはＸ１軸方向に突出したエンドミルやドリルなどの回転工具やＺ１軸方向に突出したエンドミルやドリルなどの回転工具も第１工具Ｔ１として取り付けられている。

第２主軸台６は、切削室１１内に配置されている。第２主軸台６は、第２主軸６１を有している。第２主軸台６は、Ｘ２軸方向およびＺ２軸方向に移動可能である。Ｘ２軸方向は上述したＸ１軸方向と同一の方向であり、Ｚ２軸方向は上述したＺ１軸方向と同一の方向である。このＸ２軸方向は直交方向の一例に相当する。また、Ｚ２軸方向は、第２主軸６１の軸線方向に相当する。なお、第２主軸台６は、Ｘ２軸方向に直交しＺ２軸方向にも直交するＹ２軸方向に移動可能であってもよい。図１には、第２主軸６１が、ガイドブッシュ４を挟んで第１主軸３１に対向した位置にある様子が示されている。この位置では第２主軸の回転中心である第２主軸中心線ＣＬ２は、第１主軸中心線ＣＬ１と同一線上に配置されている。第２主軸中心線ＣＬ２の方向はＺ２軸方向と一致している。第２主軸６１には、第１主軸３１を用いた加工が完了し、突切加工用の第１工具Ｔ１によって切断されたワークＷの先端部分が受け渡される。以下、切断された後、第２主軸６１に受け渡されたワークＷの先端部分を切断済ワークと称する。第２主軸６１は、第１主軸３１から受け渡された切断済ワークを把持解除可能に把持する。

第２刃物台７は、切削室１１内に配置されている。第２刃物台７は、Ｙ２軸方向へ移動可能である。Ｙ２軸方向は上述したＹ１軸方向と同一の方向である。この第２刃物台７も、刃物台の一例に相当する。第２刃物台７には、複数の第２工具ホルダＴＨ２が取り付けられ、各第２工具ホルダＴＨ２には切断済ワークを加工するドリルやエンドミルなどの第２工具Ｔ２が取り付けられている。すなわち、第２工具Ｔ２は、第２工具ホルダＴＨ２を介して第２刃物台７に取り付けられている。以下、第２工具Ｔ２と第２工具ホルダＴＨ２を合わせて背面工具ユニットと称する。また、第１工具Ｔ１と第２工具Ｔ２とを区別しない場合は単に工具と称し、第１工具ホルダＴＨ１と第２工具ホルダＴＨ２とを区別しない場合は単に工具ホルダと称する。なお、図１には示されていないが、背面工具ユニットはＸ２軸方向だけでなくＹ２軸方向にも並んで第２刃物台７に取り付けられている。第２主軸台６のＸ２軸方向の移動と第２刃物台７のＹ２軸方向の移動によって、これらの複数の背面工具ユニットから任意の背面工具ユニットが選択される。そして、第２主軸台６がＺ２軸方向に移動することで、第２主軸６１に把持された切断済ワークの切断端側部分が加工される。

図２は、図１に示したＮＣ旋盤の内部構成を示す斜視図である。

切削室１１内には、図２に示すように、クーラント液を主に加工部位に向かって吐出するクーラント吐出ユニット８が配置されている。クーラント吐出ユニット８は、クーラントノズル８１とクーラントホース８２とを有している。クーラントノズル８１は、クーラントホース８２の先端に角度調整可能に取り付けられ、その先端からクーラント液を吐出する。クーラントホース８２は、クーラントノズル８１にクーラント液を送り出す経路を形成するものであり、自在に屈曲し、その屈曲した形状を維持する。クーラントノズル８１は、自在に屈曲してその屈曲形状を維持するクーラントホース８２の先端に角度調整可能に取り付けられているので、配置される位置とクーラント液の吐出角度を自在に調整することができる。

第２主軸台６には、切削室１１（図１参照）内にある構造物の位置や形状を測定するスキャナ９が取り外し自在に搭載されている。このスキャナ９は、測定装置の一例に相当する。本実施形態のスキャナ９は、赤外線レーザー発生装置と、モータにより回転するポリゴンミラーとを有する２次元スキャナである。スキャナ９は、赤外線レーザー発生装置から発される赤外線レーザーをポリゴンミラーによってＹ１軸方向に拡がるように走査することで第１主軸３１側にある測定対象に線状に赤外線レーザーを照射し、その赤外線レーザーの反射の度合いで測定対象までの距離を測定する。赤外線レーザー発生装置とポリゴンミラーを回転させるモータの動作は、スキャナ９が接続された制御装置２によって制御される。図２には、照射される赤外線レーザーの照射範囲が白抜きの扇型で小さく示されているが、実際の照射範囲は図２に示した範囲よりも上下方向に広角であり照射距離も長い。このスキャナ９が搭載された第２主軸台６をＸ２軸方向に移動させつつスキャナ９を駆動して赤外線レーザーを測定対象に照射することで、測定対象のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向それぞれの位置情報や測定対象の形状情報を得ることができる。

図３は、図２に示したスキャナと第２主軸台との接続部分を説明するための概略断面図である。

図３に示すように、第２主軸台６の、スキャナ９の取付部には、突出長の短い円柱状の３本の短ピン６ａと、突出長が長い１本の長ピン６ｂが形成されている。短ピン６ａと長ピン６ｂは、同一径の円柱状をしている。スキャナ９には、これらの短ピン６ａと長ピン６ｂに対応する位置に４つの穴９ａが形成されている。図３では、短ピン６ａおよび長ピン６ｂと穴９ａとの隙間を誇張して示しているが、短ピン６ａおよび長ピン６ｂと穴９ａの組み合わせのうち、１つはほぼ隙間がない。また、穴９ａのうち１つは、図３の左右方向に長手方向を有する長孔形状をしており、長手方向の長さが短ピン６ａの直径より少し長く、短手方向の長さは短ピン６ａの直径とほぼ同じか短ピン６ａの直径よりもほんの少しだけ長い。これらの穴９ａに短ピン６ａと長ピン６ｂがそれぞれ挿入されるようにスキャナ９を第２主軸台６へ搭載することで、スキャナ９の取付位置が定まる。

各穴９ａ内には、スライダ９１とバネ９３とが配置されている。スライダ９１には、通常時はバネ９３によって所定の位置に位置している。スライダ９１の上面には、上方に向かって突出した押しピン９２が固定されている。押しピン９２それぞれの上方には、スイッチ９４が配置されている。スキャナ９が第２主軸台６に搭載された状態では、長ピン６ｂによってスライダ９１が上方に移動し、４つのスイッチ９４のうち、図３における右端の１つがオンになる。スキャナ９は、この４つのスイッチ９４のオンオフ状況に応じて、スキャナ９が第２主軸台６に搭載されていることを示す取付位置信号を発信する。なお、スキャナ９は第２主軸台６に不図示のねじによって取り外し自在に固定されるが、ネジ以外の締結器具でスキャナ９を固定してもよい。

第１刃物台５にも、短ピン６ａおよび長ピン６ｂと同様のピン並びにスキャナ９の固定用ネジ穴を形成されている。これにより、スキャナ９は、第１刃物台５にも搭載できる。また、第２刃物台７にも同様のピンや固定用ネジ穴を形成し、スキャナ９を第２刃物台７に搭載できるようにしてもよい。さらに、切削室１１内にロボットアームを配置し、そのロボットアームに短ピン６ａおよび長ピン６ｂと同様のピン並びに固定用ネジ穴を形成してロボットアームにスキャナ９を搭載することもできる。第１刃物台５や第２主軸台６などの複数の移動体それぞれにスキャナ９が搭載可能である場合、移動体に応じて短ピン６ａと長ピン６ｂの位置や組み合わせを変えることで、スキャナ９がどの移動体に搭載したかを自動で判別できる。すなわち、スキャナ９は、４つのスイッチ９４のオンオフ状況に対応して搭載された移動体により異なる取付位置信号を送出する。その取付位置信号を受信することで、後述するスキャナ取付位置判定部２５はスキャナ９の取付位置を判定できる。

図４は、図１に示したＮＣ旋盤のハードウェア構成を示すブロック図である。なお、この図４では、ＮＣ旋盤１のハードウェア構成のうち本発明に関連性の低い構成は図示省略している。

図４に示すように、第１主軸３１には、ビルトインモーターなどの第１主軸駆動モータ３１１が設けられている。第１主軸駆動モータ３１１が制御装置２から指令を受けて回転することで、第１主軸３１は、第１主軸中心線ＣＬ１(図１参照)を中心にして回転する。これにより、第１主軸３１に把持されたワークＷ(図１参照)は、第１主軸中心線ＣＬ１を中心にして回転する。また、第１主軸台３には、サーボモータであるＺ１軸モータ３２によって駆動されるＺ１直動機構が設けられている。Ｚ１軸モータ３２は、制御装置２からの指令を受けて回転し、第１主軸台３をＺ１軸方向に移動させる。

第２主軸台６には、ビルトインモーターなどの第２主軸駆動モータ６１１が設けられている。第２主軸駆動モータ６１１が制御装置２から指令を受けて回転することで、第２主軸６１は、第２主軸中心線ＣＬ２(図１参照)を中心として回転する。これにより、第２主軸６１に把持された切断済ワークは、第２主軸中心線ＣＬ２を中心にして回転する。また、第２主軸台６には、サーボモータであるＸ２軸モータ６２によって駆動されるＸ２直動機構と、サーボモータであるＺ２軸モータ６３によって駆動されるＺ２直動機構とが設けられている。Ｘ２軸モータ６２は、制御装置２からの指令を受けて回転し、第２主軸台６をＸ２軸方向に移動させる。同様に、Ｚ２軸モータ６３は、制御装置２からの指令を受けて回転し、第２主軸台６をＺ２軸方向に移動させる。

第１刃物台５には、第１刃物台５に取り付けられた回転工具を回転させるための第１回転工具モータ５１が設けられている。第１回転工具モータ５１は、制御装置２から指令を受けることで指定された方向に回転する。これにより、第１刃物台５に取り付けられた回転工具は、第１回転工具モータ５１の回転方向に応じた回転方向に回転する。また、第１刃物台５には、サーボモータであるＸ１軸モータ５２によって駆動されるＸ１直動機構と、サーボモータであるＹ１軸モータ５３によって駆動されるＹ１直動機構とが設けられている。Ｘ１軸モータ５２は、制御装置２からの指令を受けて回転し、第１刃物台５をＸ１軸方向に移動させる。同様に、Ｙ１軸モータ５３は、制御装置２からの指令を受けて回転し、第１刃物台５をＹ１軸方向に移動させる。

第２刃物台７には、第２刃物台７に取り付けられた回転工具を回転させるための第２回転工具モータ７１が設けられている。第２回転工具モータ７１は、制御装置２から指令を受けることで指定された方向に回転する。これにより、第２刃物台７に取り付けられた回転工具は、第２回転工具モータ７１の回転方向に応じた回転方向で回転する。また、第２刃物台７には、サーボモータであるＹ２軸モータ７２によって駆動されるＹ２直動機構が設けられている。Ｙ２軸モータ７２は、制御装置２からの指令を受けて回転し、第２刃物台７をＹ２軸方向に移動させる。

制御装置２は、ＣＰＵ２１と、操作部２２と、表示部２３と、記憶部２４とを有している。スキャナ９は、制御装置２に接続されており、上述したように、スキャナ９に設けられた赤外線レーザー発生装置とモータの動作は制御装置２によって制御される。ＣＰＵ２１は、記憶部２４に記憶されたプログラムに従った処理や各種演算を実行する。操作部２２は、ＮＣ旋盤１のオペレータによる入力操作を受け付ける複数のボタンやキーなどからなる。なお、操作部２２は、表示部２３と一体化されたタッチパネルであってもよい。ＮＣ旋盤１のオペレータは、操作部２２や外部コンピューターを用いてＮＣプログラムを記憶部２４に記憶させることができる。また、ＮＣ旋盤１のオペレータは、操作部２２を用いてＮＣプログラムの修正を行い、修正したＮＣプログラムを記憶部２４に記憶させることもできる。表示部２３は、記憶部２４に記憶されたＮＣプログラム、ＮＣ旋盤１の各種設定値およびＮＣ旋盤１に関する各種情報などを表示するディスプレイである。

記憶部２４は、ＮＣプログラム記憶部２４１と、工具ホルダ情報記憶部２４２と、工具情報記憶部２４３と、取付工具情報記憶部２４４と、工具補正情報記憶部２４５と、測定プログラム記憶部２４６と、干渉チェックプログラム記憶部２４７と、機種情報記憶部２４８とを有している。ＮＣプログラム記憶部２４１には、ＮＣプログラムが記憶されている。工具ホルダ情報記憶部２４２には、このＮＣ旋盤１において使用が想定され第１刃物台５または第２刃物台７に取り付け可能な複数の工具ホルダについて、工具ホルダの種類情報と工具ホルダの形状情報と工具ホルダの特性情報とが関連付けて工具ホルダごとに多数記憶されている。工具ホルダの特性情報には、工具ホルダが回転工具用であるか否かの情報と、工具ホルダが回転工具用である場合には刃物台端面からの突出高さ情報と、工具ホルダが回転工具用でかつ回転方向が規制されている場合の回転方向情報とが含まれる。工具情報記憶部２４３には、このＮＣ旋盤１において使用が想定され第１刃物台５または第２刃物台７に取り付け可能な複数の工具について、工具種類と形状情報とが関連付けて工具ごとに多数記憶されている。

取付工具情報記憶部２４４には、複数の取付工具情報が記憶されている。取付工具情報は、段取りチェック処理において測定した工具の位置および工具の形状に基づいて得られた、後述する図８（ａ）のＡ２～Ａ５に示すような工具に関する情報である。取付工具情報記憶部２４４に記憶されている取付工具情報は、過去の段取りチェック処理において測定した、第１刃物台５および第２刃物台７に取り付けられた工具に関する情報である。本実施形態では、段取りチェック処理においてオペレータが指定したときに取付工具情報記憶部２４４に取付工具情報を記憶している。なお、取付工具情報には、ＮＣ旋盤１のオペレータが操作部２２を用いて直接入力した情報が含まれていてもよい。また、取付工具情報記憶部２４４には、取付工具情報とともに、工具が取り付けられている工具ホルダに関する情報も工具に関連付けて記憶されていてもよい。

工具補正情報記憶部２４５には、第１刃物台５および第２刃物台７に取り付けられた工具ごとに刃先の基準位置からのオフセット量を示す工具補正値情報が記憶されている。工具補正値情報は、ＮＣプログラムに基づいてワークＷの加工を行う際に、工具とワークＷとの相対位置を調整するために用いられる。なお、工具補正値情報として、形状オフセット、摩耗オフセット、熱補正オフセットなどに分けて工具ごとに複数の情報を記憶させる場合もあるが、本実施形態では工具ごとに１つの工具補正値情報が記憶されているものとして説明する。工具補正値情報は、後述する補正入力モードが実行されることで自動で工具補正情報記憶部２４５に記憶される他、ＮＣ旋盤１のオペレータが操作部２２を用いて入力することもできる。

測定プログラム記憶部２４６には、ＮＣ旋盤１の切削室１１内にある構造物を測定する測定動作が記憶されている。干渉チェックプログラム記憶部２４７には、ＮＣプログラムに基づいてワークＷの加工を行う際に、構造物どうしや構造物とワークＷとが干渉してしまわないかを確認するための干渉チェック処理（図６のステップＳ１８、図１０）を実行するためのプログラムが記憶されている。また、機種情報記憶部２４８には、この制御装置２が設けられたＮＣ旋盤１の機種に関する情報として、機種名、測定の基準となる対象物が何であるかの情報およびスキャナ９が搭載可能な移動体が何であるかの情報が記憶されている。

図５は、図１に示したＮＣ装置の機能構成を示す機能ブロック図である。なお、この図５では、本発明に関連性の高い機能構成のみを示し、制御装置２が有するその他の機能構成は図示省略している。

図５に示すように、制御装置２によって、スキャナ取付位置判定部２５と、スキャナ制御部２６と、数値制御部２７と、スキャン結果活用部２８とが構成されている。これらのスキャナ取付位置判定部２５、スキャナ制御部２６、数値制御部２７およびスキャン結果活用部２８は、主に図４に示したＣＰＵ２１と記憶部２４によって達成される機能構成である。図３に示したような構造を用いることで、スキャナ取付位置判定部２５には、スキャナ９が搭載された移動体の種類に応じた取付位置信号がスキャナ９から送信されてくる。スキャナ取付位置判定部２５は、その取付位置信号を受信することで、スキャナ９が取り付けられた移動体が何であるかを判定する。

スキャナ制御部２６は、スキャナ９の動作を制御する。具体的には、スキャナ制御部２６は、スキャナ９内の赤外線レーザー発生装置による赤外線レーザーの照射動作と、ポリゴンミラーの回転数を制御する。数値制御部２７は、ＮＣプログラムなどの各種プログラムや操作部２２からの入力に基づいて、第１刃物台５、第２主軸台６（図１参照）および第２刃物台７などの移動体の移動や、第１主軸３１（図１参照）などの回転体の回転を制御する。スキャナ制御部２６によるスキャナ９の制御に関する情報と数値制御部２７によるＸ２軸モータ６２およびＺ２軸モータ６３の制御に関する情報は、スキャン結果活用部２８に伝達される。スキャン結果活用部２８は、それらの情報を得ることで、赤外線レーザー発生装置から発した赤外線レーザーが切削室１１内のどの位置に照射されているのかと、スキャナ９が切削室１１内のどの位置にあるかを認識できる。

スキャン結果活用部２８は、工具ホルダ情報取得部２８１と、工具情報取得部２８２と、工具突き出し長算出部２８４と、取付工具チェック部２８６と、工具補正値算出部２８７と、３Ｄモデル生成部２８８と、干渉チェック部２８９とを有している。工具ホルダ情報取得部２８１は、スキャナ９を用いた測定によって得られた工具ホルダの形状情報と工具ホルダ情報記憶部２４２（図４参照）から取得した工具ホルダの形状情報とを比較して取り付けられている工具ホルダを特定する。そして、工具ホルダ情報取得部２８１は、特定した工具ホルダの種類情報、形状情報および特性情報を工具ホルダ情報記憶部２４２から取得する。工具情報取得部２８２は、スキャナ９を用いた測定によって得られた工具の形状情報と工具情報記憶部２４３（図４参照）から取得した工具の形状情報とを比較して取り付けられている工具を特定する。そして、工具情報取得部２８２は、特定した工具の種類情報および形状情報を工具情報記憶部２４３から取得する。工具突き出し長算出部２８４は、特定した工具がバイトである場合には、第１刃物台５または第２刃物台７の、工具取付端面からの刃先までのバイトの突出長である突き出し長を算出する。また、工具突き出し長算出部２８４は、工具が回転工具用である場合、工具取付端面からの工具ホルダの突出高さ情報と、工具の形状情報と、スキャナ９を用いた測定結果を総合して工具ホルダからの工具の突き出し長と工具径を算出する。なお、工具と工具ホルダの位置と形状を高精度に測定した場合、工具突き出し長算出部２８４は、測定結果のみを用いて工具の突き出し長を算出してもよい。

取付工具チェック部２８６は、複数の取付工具情報の中から指定された取付工具情報を取付工具情報記憶部２４４（図４参照）から取得する。そして、取付工具チェック部２８６は、工具情報取得部２８２が取得した工具種類情報や工具突き出し長算出部２８４が算出した工具の突き出し長と、取付工具情報記憶部２４４に記憶されている取付工具情報とを比較する。これにより、取付工具チェック部２８６は、指定されている過去の取付工具情報と、現在取り付けられている取付工具情報とが一致するかをチェックする。

工具補正値算出部２８７は、スキャナ９を用いた測定によって得られた工具の位置情報および工具の形状情報ならびに工具情報取得部２８２が特定した工具の種類情報に基づいて工具の先端位置を算出する。そして、工具補正値算出部２８７は、その先端位置に基づいて工具補正値を算出し、工具補正情報記憶部２４５（図４参照）に記憶する。

３Ｄモデル生成部２８８は、スキャナ９を用いた測定によって得られた切削室１１内にある構造物を仮想３次元モデルとして仮想空間に生成する。干渉チェック部２８９は、ＮＣプログラムに沿って、３Ｄモデル生成部２８８が生成した仮想３次元モデルを動作させて干渉が発生しないかチェックする。

図６は、図１に示したＮＣ旋盤の切削室内にある構造物を測定する測定動作を示すフローチャートである。

以下、図１～図５を参照しつつ図６～図１１を順次用いて測定動作について説明する。この測定動作の説明では、第２主軸台６に搭載されたスキャナ９を用いて測定を行う例を用いる。測定動作は、オペレータが操作部２２を使用して後述する測定モードを指定し、開始操作を行うことによって開始される。測定動作は、主に測定プログラム記憶部２４６に記憶された測定プログラムに基づいて、制御装置２がＮＣ旋盤１の移動体やスキャナの動作を制御しつつ演算などの処理を実行することで行われる。図６に示すように、測定動作が開始されると、制御装置２は、まずＮＣ旋盤１の機種名、測定の基準となる対象物の情報およびスキャナ９が搭載可能な移動体の情報を機種情報記憶部２４８から取得する(ステップＳ１０)。次に、数値制御部２７が、第１主軸台３、第１刃物台５、第２主軸台６および第２刃物台７それぞれを測定に適した所定位置に移動させる（ステップＳ１１）。そして、制御装置２は、スキャナ９から取付位置信号を送受信してスキャナ９が制御装置２に接続されていることを確認する（ステップＳ１２）。スキャナ９が制御装置２に接続されていない場合（ステップＳ１２でＮＯ）、制御装置２は、スキャナ９が接続されるまで待機する。スキャナ９が制御装置２に接続されたら（ステップＳ１２でＹＥＳ）、制御装置２は、スキャナ９から送信されてくる取付位置信号によってスキャナ９の取付位置を判定する（ステップＳ１３）。この例では、スキャナ９が第２主軸台６に搭載されていると判定される。

その後、制御装置２は、オペレータが指定した測定モードが段取りチェックモードか否かを判定する（ステップＳ１４）。段取りチェックモードである場合（ステップＳ１４でＹＥＳ）、制御装置２は、後述する段取りチェック処理を実行する（ステップＳ１５）。オペレータが指定した測定モードが段取りチェックモードでない場合（ステップＳ１４でＮＯ）、制御装置２は、補正入力モードか否かを判定する（ステップＳ１６）。補正入力モードである場合（ステップＳ１６でＹＥＳ）、制御装置２は、後述する補正入力処理を実行する（ステップＳ１７）。一方、補正入力モードでない場合（ステップＳ１６でＮＯ）、制御装置２は、後述する干渉チェック処理を実行する（ステップＳ１８）。そして、各処理が完了したら、制御装置２は、測定動作を終了する。また、測定動作が終了した後、ＮＣプログラムを用いたワークＷの加工が開始される前に、オペレータによってスキャナ９は第２主軸台６から切削室１１の外部に取り外される。

図７は、図６に示した段取りチェック処理の動作を示すフローチャートである。また、図８（ａ）は、段取りチェック処理により得られる取付工具情報とチェック対象の選択画面を示す図である。ここでは第１刃物台５に取り付けられている第１工具Ｔ１のみが測定対象になっている例を用いて説明するが、第２工具Ｔ２のみ又は第１工具と第２工具の両方を測定対象とすることもできる。

測定モードとして段取りチェックモードが選択された場合、測定動作に先立って制御装置２は、取付工具情報記憶部２４４に記憶されている過去の全ての段取りチェック処理の実行日時を表示部２３に表示する。なお、過去の段取りチェック処理に関連付けて整理番号やタイトルやコメントなどが取付工具情報記憶部２４４に記憶されていればそれらも併せて表示部２３に表示することが好ましい。それらの過去の測定によって得られた取付工具情報のなかに今回の段取りチェック処理において比較対象にしたい取付工具情報がある場合、オペレータは、操作部２２を使用して比較対象にしたい取付工具情報を選択する。一方、比較対象にしたい取付工具情報がない場合、オペレータは、操作部２２を使用して選択する取付工具情報がないことを示す操作を行う。オペレータが取付工具情報の１つを選択した場合、図８（ａ）示すように、選択された取付工具情報などが表示部２３に表示される。図８（ａ）において、Ａ２～Ａ５列は、測定結果に基づいた取付工具情報を示しており、Ａ１列は今回の段取りチェック処理においてチェック対象とするか否かの選択情報を示している。なお、Ａ２列の工具番号は、第１刃物台５または第２刃物台のどの位置に取り付けられた工具であるかを示している。オペレータは、操作部２２を使用してＡ１列の内容を書き換えて、今回の段取りチェック処理においてチェック対象とする工具を選択する。なお、実際には第１刃物台５と第２刃物台７に形成された工具取付部の数に応じた多数の工具について取付工具情報などが表示部２３に表示されるが、図８（ａ）では簡略化してその一部のみを示している。

図７に示すように、段取りチェック処理では、数値制御部２７は、基準となる対象物の前にスキャナ９が位置するように第２主軸台６を移動させる。そして、第２主軸台６を移動させつつ、スキャナ９がその対象物の位置と形状を測定する。制御装置２は、その対象物の中から基準位置を特定して基準位置情報として取得する（ステップＳ２１）。基準となる対象物と基準位置は、測定プログラムに記載されている。本実施形態では、第１刃物台５に設けられた複数の第１工具Ｔ１がチェック対象として選択されており、基準となる対象物として第１刃物台５が設定され、基準位置として第１刃物台５の特定の一点が測定プログラムに記載されている例を用いて説明する。なお、第２刃物台７に設けられた第２工具Ｔ２がチェック対象として選択されている場合には、その第２工具Ｔ２に対しても段取りチェック処理を実行する。その場合、第２工具Ｔ２の測定における基準位置は、第２刃物台７の特定の一点が用いられる。基準位置情報を取得したら、制御装置２は、スキャナ９を動作させながら数値制御部２７によって第２主軸台６を少なくともＸ２軸方向に移動させる。これにより、制御装置２は、チェック対象として選択されている全ての第１工具Ｔ１と基準位置との相対位置情報と、その第１工具Ｔ１の形状情報と、その第１工具Ｔ１が取り付けられている第１工具ホルダＴＨ１と基準位置との相対位置情報と、その第１工具ホルダＴＨ１の形状情報とを取得する（ステップＳ２２）。この段取りチェック処理では、第１工具Ｔ１の位置情報や第１工具Ｔ１の形状情報などの精度をそれほど高精度にする必要はないので、ステップＳ２２における第２主軸台６の移動は比較的高速で実行される。

次に、制御装置２は、第２主軸台６が測定プログラム通りに移動していること、および測定結果にデータ飛びやデータの欠落または異常な凹凸形状などの異常データが存在していないことを確認する（ステップＳ２３）。第２主軸台６が測定プログラム通りに移動できなかった場合または異常データが存在している場合（ステップＳ２３でＮＯ）、段取りチェック処理が正常に実行できなかったことを示すメッセージを表示部２３に表示し（ステップＳ２３１）、段取りチェック処理を終了する。なお、ステップＳ２３にて、第２主軸台６が測定プログラム通りに移動できなかった、または異常データが存在していると判定された場合、再度ステップＳ２１とステップＳ２２の動作を繰り返してもよい。この場合、測定プログラムにはステップＳ２３でＮＯと判断されたときのステップＳ２１とステップＳ２２の動作の繰り返し回数を任意で設定し、設定した回数以上連続でステップＳ２３でＮＯと判定されたら、段取りチェック処理が正常に実行できなかったことを示すメッセージを表示部２３に表示してもよい。第２主軸台６が測定プログラム通りに移動し、かつ異常データが存在していない場合（ステップＳ２３でＹＥＳ）、工具ホルダ情報取得部２８１は、測定によって取得した第１工具ホルダＴＨ１の位置情報や形状情報に基づいてチェック対象の第１工具Ｔ１が取り付けられている第１工具ホルダＴＨ１の種類を特定する。また、工具情報取得部２８２は、測定によって取得した第１工具Ｔ１の位置情報や形状情報に基づいてチェック対象の第１工具Ｔ１の種類と工具の取付位置情報である工具番号を特定する（ステップＳ２４）。そして、工具ホルダ情報取得部２８１は、特定した第１工具Ｔ１の種類情報、形状情報および特性情報を工具ホルダ情報記憶部２４２から取得する。また、工具情報取得部２８２は、特定した第１工具Ｔ１の種類情報および形状情報を工具情報記憶部２４３から取得する。続いて、工具突き出し長算出部２８４は、チェック対象の第１工具Ｔ１がバイトである場合には、第１刃物台５または第２刃物台７の、工具取付端面からの刃先までのバイトの突出長である突き出し長を算出する。また、工具突き出し長算出部２８４は、チェック対象の第１工具Ｔ１が回転工具である場合には、工具ホルダ情報取得部２８１が取得した第１工具ホルダＴＨ１の特性情報と、工具情報取得部２８２が取得した第１工具Ｔ１の形状情報と、ステップＳ２２において取得した位置情報と形状情報を総合して第１工具ホルダＴＨ１からの第１工具Ｔ１の突き出し長と第１工具Ｔ１の工具径を算出する（ステップＳ２５）。

その後、取付工具チェック部２８６は、チェック対象の第１工具Ｔ１に関する過去の測定結果に基づいた取付工具情報と、新たに測定した第１工具Ｔ１に関する取付工具情報とを比較する（ステップＳ２６）。すなわち、取付工具チェック部２８６は、工具番号が一致する第１工具Ｔ１の工具種類情報、その第１工具Ｔ１の突き出し長およびその第１工具Ｔ１の工具径が一致しているかチェックする。選択されている全ての第１工具Ｔ１についてチェックを実行し、一致していない第１工具Ｔ１がある場合（ステップＳ２６でＮＯ）、一致していない第１工具Ｔ１の情報と不一致部分を示すメッセージを表示部２３に表示し（ステップＳ２６１）、段取りチェック処理を終了する。選択されている全ての第１工具Ｔ１が過去の取付工具情報と一致しているか、選択されている取付工具情報がない場合（ステップＳ２６でＹＥＳ）、制御装置２は、表示部２３に段取りが正常であることを示すメッセージと、今回の測定結果に基づいた取付工具情報を記憶するか選択する表示を行う（ステップＳ２７）。そして、オペレータが操作部２２を用いて取付工具情報の記憶を選択した場合（ステップＳ２８でＹＥＳ）、今回の取付工具情報を取付工具情報記憶部２４４に記憶させ（ステップＳ２９）、段取りチェック処理を終了する。一方、取付工具情報の記憶を選択しなかった場合（ステップＳ２８でＮＯ）、今回の取付工具情報を記憶させないで段取りチェック処理を終了する。

図９は、図６に示した補正入力処理の動作を示すフローチャートである。また、図８（ｂ）は、補正入力処理によって得られる工具補正値の一例を示す一覧表である。なお、実際には第１刃物台５と第２刃物台７に形成された工具取付部の数に応じた多数の工具について工具補正値が工具補正情報記憶部に記憶されるが、図８（ｂ）では簡略化してその一部のみを示している。

図９に示すように、補正入力処理では、数値制御部２７は、基準となる対象物の前にスキャナ９が位置するように第２主軸台６を移動させる。そして、第２主軸台６を移動させつつ、スキャナ９がその対象物の位置と形状を測定する。制御装置２は、その対象物の中から基準位置を特定して基準位置情報として取得する（ステップＳ３１）。基準となる対象物と基準位置は、測定プログラムに記載されている。本実施形態では、基準となる対象物としてガイドブッシュ４が設定され、基準位置としてガイドブッシュ４の、切削室１１に露出している端面と第１主軸中心線ＣＬ１との交点が設定されている。ガイドブッシュはＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に移動しないため、刃物台などの移動体を基準とする時と比較して、基準位置の高精度化を図ることができる。基準位置情報を取得したら、制御装置２は、スキャナ９を動作させながら数値制御部２７によって第２主軸台６を少なくともＸ２軸方向に移動させる。これにより、制御装置２は、全ての工具と基準位置との相対位置情報と、工具の形状情報を取得する（ステップＳ３２）。この補正入力処理では、工具の位置情報と工具の形状情報は高い精度で必要になるので、ステップＳ３２における第２主軸台６の移動は比較的低速で、高精度な測定が実行される。

次に、制御装置２は、第２主軸台６が測定プログラム通りに移動していること、および測定結果にデータ飛びやデータの欠落または異常な凹凸形状などの異常データが存在していないことを確認する（ステップＳ３３）。第２主軸台６が測定プログラム通りに移動できなかった場合または異常データが存在している場合（ステップＳ３３でＮＯ）、補正入力処理が正常に実行できなかったことを示すメッセージを表示部２３に表示し（ステップＳ３３１）、補正入力処理を終了する。なお、ステップＳ３３にて、第２主軸台６が測定プログラム通りに移動できなかった、または異常データが存在していると判定された場合、再度ステップＳ３１とステップＳ３２の動作を繰り返してもよい。この場合、測定プログラムにはステップＳ３３でＮＯと判断されたときのステップＳ３１とステップＳ３２の動作の繰り返し回数を任意で設定し、設定した回数以上連続でステップＳ３３でＮＯと判定されたら、補正入力処理が正常に実行できなかったことを示すメッセージを表示部２３に表示してもよい。第２主軸台６が測定プログラム通りに移動し、かつ異常データが存在していない場合（ステップＳ３３でＹＥＳ）、工具情報取得部２８２は、測定によって取得した工具の位置情報や形状情報に基づいて取り付けられている工具の種類と工具の取付位置情報である工具番号を特定する（ステップＳ３４）。その後、工具補正値算出部２８７は、測定によって取得した工具の位置情報および工具の形状情報、ならびに工具情報取得部２８２が特定した工具の種類情報に基づいて工具の刃先位置を算出し、さらにその刃先位置に基づいて工具補正値を算出する（ステップＳ３５）。なお、工具情報記憶部２４３には、刃先の基準位置である基準刃先位置情報が工具の種類情報に関連付けて記憶されている。工具補正値算出部２８７は、その基準刃先位置情報から得られる刃先位置と算出した刃先位置とを比較することで工具補正値の算出を行う。また最後に、工具補正値算出部２８７は、算出した工具補正値を工具番号と関連付けて工具補正情報記憶部２４５に記憶し（ステップＳ３６）、工具補正値が記憶されたことを示すメッセージを表示部２３に表示して補正入力処理を終了する。図８（ｂ）に示すように、工具補正情報記憶部２４５には、補正入力処理によってＢ１列に示す工具番号ごとにＢ２～Ｂ４列に示すＸ、Ｙ、Ｚの各軸方向に分けて補正値が記憶される。

図１０は、図６に示した干渉チェック処理の動作を示すフローチャートである。また、図１１は、干渉チェック処理によって仮想空間に生成される仮想３次元モデルを示す斜視図である。

図１０に示すように、干渉チェック処理では、数値制御部２７は、基準となる対象物の前にスキャナ９が位置するように第２主軸台６を移動させる。そして、第２主軸台６を移動させつつ、スキャナ９がその対象物の位置と形状を測定する。制御装置２は、その対象物の中から基準位置を特定して基準位置情報として取得する（ステップＳ４１）。基準となる対象物と基準位置は、測定プログラムに記載されている。本実施形態では、基準となる対象物としてガイドブッシュ４が設定され、基準位置としてガイドブッシュ４の、切削室１１に露出している端面と第１主軸中心線ＣＬ１との交点が設定されている。基準位置情報を取得したら、制御装置２は、スキャナ９を動作させながら数値制御部２７によって第２主軸台６を少なくともＸ２軸方向に移動させる。これにより、制御装置２は、切削室１１内の工具や第１刃物台５などの構造物の相対位置情報と、構造物の形状情報を取得する（ステップＳ４２）。この干渉チェック処理では、構造物の位置情報と構造物の形状情報はある程度の精度で必要になるので、ステップＳ４２における第２主軸台６の移動は補正入力処理時よりも低速で段取りチェック処理時よりも高速で、やや高精度な測定が実行される。

次に、制御装置２は、第２主軸台６が測定プログラム通りに移動していること、および測定結果にデータ飛びやデータの欠落または異常な凹凸形状などの異常データが存在していないことを確認する（ステップＳ４３）。第２主軸台６が測定プログラム通りに移動できなかった場合または異常データが存在している場合（ステップＳ４３でＮＯ）、干渉チェック処理が正常に実行できなかったことを示すメッセージを表示部２３に表示し（ステップＳ４３１）、干渉チェック処理を終了する。なお、ステップＳ４３にて、第２主軸台６が測定プログラム通りに移動できなかった、または異常データが存在していると判定された場合、再度ステップＳ４１とステップＳ４２の動作を繰り返してもよい。この場合、測定プログラムにはステップＳ４３でＮＯと判断されたときのステップＳ４１とステップＳ４２の動作の繰り返し回数を任意で設定し、設定した回数以上連続でステップＳ４３でＮＯと判定されたら、干渉チェック処理が正常に実行できなかったことを示すメッセージを表示部２３に表示してもよい。第２主軸台６が測定プログラム通りに移動し、かつ異常データが存在していない場合（ステップＳ４３でＹＥＳ）、３Ｄモデル生成部２８８は、ステップＳ４２で得られた切削室１１内にある構造物の位置情報と、構造物の形状情報に基づいて仮想空間に仮想３次元モデルを生成する（ステップＳ４４）。図１１に示すように、生成される仮想３次元モデルは、第２主軸台６に搭載されたスキャナ９から赤外線レーザーが照射可能な範囲の構造物を対象にしている。ここでは主に、ガイドブッシュ４、第１刃物台５および正面工具ユニット、第２刃物台７および背面工具ユニット、クーラント吐出ユニット８並びに切削室１１（図１参照）の内壁の一部の位置および形状を測定し、それらを仮想３次元モデルとして生成している。また、ガイドブッシュ４の内径情報に基づいてワークＷも仮想３次元モデルとして生成することができる。なお、第１刃物台５などの第２主軸台６以外の移動体にスキャナ９を搭載し、その移動体に搭載されたスキャナ９からも切削室１１内の構造物の位置情報と構造物の形状情報を取得した場合には、第２主軸台６に搭載されたスキャナ９から得られた情報とその移動体に搭載されたスキャナ９から得られた情報とを組み合わせて仮想３次元モデルを生成してもよい。その場合には、第２主軸台６も仮想３次元モデルとして生成できる。

仮想３次元モデルの生成が完了したら、干渉チェック部２８９は、仮想３次元モデルとして生成された第１刃物台５などの移動体を、加工時に用いるＮＣプログラムに基づいて移動させる。そして、移動体どうし、移動体とワークＷおよび移動体とクーラント吐出ユニット８、移動体と切削室１１の内壁との干渉がないかチェックする（ステップＳ４５）。なお、ここでいう移動体には、移動体に取り付けられた工具や工具ホルダを含む。仮想３次元モデルにおける移動体の、ＮＣプログラムに沿った移動が全て完了し、干渉の発生がなければ（ステップＳ４６でＹＥＳ）、干渉なしのメッセージを表示部２３に表示し（ステップＳ４７）、干渉チェック処理を終了する。一方、干渉が発生していたら（ステップＳ４６でＮＯ）、ＮＣプログラムのどの部分で何が干渉するのかを表示部２３に表示し（ステップＳ４８）、干渉チェック処理を終了する。

以上説明したＮＣ旋盤１によれば、スキャナ９によって工具の位置および工具の形状を測定することで、実際に第１刃物台５や第２刃物台７に取り付けられている工具の位置情報および工具の形状情報を様々な処理で利用することができる。そして、それらの情報を干渉チェックに利用しているので、干渉チェックに用いられる工具の位置および工具の形状と実際に取り付けられている工具の位置および工具の形状とが異なってしまうことがなくなる。これにより、干渉チェックの後、工具を第１刃物台５や第２刃物台７に取り付けた状態で干渉しないか再確認する必要がなくなる。また、このＮＣ旋盤１では、工具の位置および工具の形状を測定することで、刃先位置の補正値情報を生成している。そして、その補正値情報を工具補正情報記憶部２４５に自動で記憶させているので、オペレータの手間が減らせる上に補正値情報の入力間違いを防止できる。

さらに、本実施形態のＮＣ旋盤１では、スキャナ９を用いて、工具ホルダの形状も測定し、その工具ホルダの特性情報を用いて、工具の突き出し長を算出しているので正確な突き出し長を算出できる。また、工具が回転工具である場合には、その回転方向情報を取得してＮＣプログラムにおいて指定されている回転方向の間違いをチェックすることもできる。また、段取りチェック処理（ステップＳ１４、図７）において、取付工具チェック部２８６が、過去の取付工具情報と、新たに取得した取付工具情報とを比較して、所望の工具が所望の取付状態で取り付けられているかをチェックしている。これにより、取り付けられている工具の種類や工具の取付位置が正しいか否かを容易に確認できる。またさらに、干渉チェック処理（ステップＳ１７、図１０）において、クーラントノズル８１を含むクーラント吐出ユニット８の位置と形状も測定して仮想３次元モデルとして生成している。これにより、移動体がクーラント吐出ユニット８に干渉してクーラントノズル８１の吐出角度や位置が変化してしまうか否かをチェックできる。加えて、スキャナ９を第２主軸台６に搭載しているので、第１刃物台５や第２刃物台７とそれらに取り付けられている工具などの主要な構造物の位置や形状を測定できる。また、スキャナ９を第２主軸台６に搭載しているので、第２主軸台６のＸ２軸方向への移動によって広範囲の測定ができる。そして、加工時にスキャナ９を第２主軸台６から取り外しておくことで、スキャナ９にクーラント液や切粉などが降りかかってスキャナ９が故障してしまうことを抑制できる。また、スキャナ９は、スイッチ９４の動作に応じて、取り付けられている移動体の情報を示す取付位置信号を発信しているので、制御装置２は、スキャナ９がどの移動体に搭載されているかを自動で判定できる。

続いて、これまで説明してきたＮＣ旋盤１の変形例について説明する。以下の説明では、これまで説明した構成要素の名称と同じ構成要素には、これまで用いた符号と同じ符号を付して重複する説明は省略することがある。

図１２は、変形例のＮＣ旋盤の内部構成を示す図２と同様の斜視図である。なお、この図１２では、脚１０は図示省略している。

図１２に示すように、この変形例のＮＣ旋盤１は、スキャナ９の構成が先の実施形態と異なる。スキャナ９は、赤外線レーザーを３方向に照射している。すなわち、この変形例のスキャナ９は、３方向それぞれの距離が測定可能な測定装置である。図１２には、照射される赤外線レーザーの照射範囲が３つの白抜きの扇型で示されている。先の実施形態では、第２主軸台６から第１主軸台３側に向かう方向のみ赤外線レーザーを照射していた。このため、その方向において影になる部分の測定を行うには第１刃物台５や第２刃物台７などの別の移動体にスキャナ９を付け替えるか複数のスキャナ９を用いてそれぞれ異なる方向に赤外線レーザーを照射する必要がある。これに対し、この変形例では、スキャナ９から異なる３方向に赤外線レーザーが照射されるので、先の実施形態の効果に加えて、一方向から照射して場合に影となってしまう部分を、スキャナ９を付け替えたりスキャナ９を複数搭載することなく測定することができるといった効果を奏する。

本発明は上述の実施形態に限られることなく特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形を行うことが出来る。たとえば、本実施形態の説明では、ＮＣ旋盤１に本発明を適用する例を示したが、マシニングセンタなどの他の工作機械に本発明を適用してもよい。また、スキャン結果活用部２８全部またはスキャン結果活用部２８にある機能構成の一部を、ＮＣ旋盤１に接続されたコンピュータに設けてもよい。その場合、ＮＣ旋盤１とコンピュータは無線で接続してもよく有線で接続してもよい。さらに、スキャナ９は、赤外線レーザー以外を用いたものであってもよく、３次元スキャナであってもよく、撮像装置であってもよい。加えて、段取りチェック処理によって得られた取付工具情報や補正入力処理によって得られた工具補正値の情報をＣＡＭに受け渡す情報受渡部をＮＣ旋盤１に設けてもよい。こうすることで、ＣＡＭを活用する場合に、オペレータの入力間違いを防止することができる。ＣＡＭとはここでは対話式プログラミングソフトや自動プログラミング生成ソフトなども含み、かつプログラム作成を支援するソフト群も含むものとして表現している。またさらに、クーラントノズル８１の位置および形状も測定してステップＳ２９において測定結果情報として取付工具情報に関連付けて記憶部２４に記憶させておき、段取りチェック処理においてクーラントノズル８１の位置および形状も比較して一致しているか否かを判定して結果を表示部２３に表示してもよい。段取りチェック処理の判定に用いられる、工具種類、工具突き出し長および工具径の一致を判定するための閾値は、工具種類ごとに操作部２２から入力可能に構成してもよい。また、段取りチェック処理においてクーラントノズル８１の位置および形状の一致を閾値を用いて判定する場合には、同様に、その閾値を操作部２２から入力可能に構成してもよい。このように操作部２２から閾値を入力可能に構成することでオペレータが設定した任意の閾値で判定する事が出来る。

なお、以上説明した各変形例の記載それぞれにのみ含まれている構成要件であっても、その構成要件を、他の変形例に適用してもよい。

１ ＮＣ旋盤（工作機械システム）
９ スキャナ（測定装置）
５ 第１刃物台（刃物台）
２７ 数値制御部
Ｔ１ 第１工具（工具）
Ｗ ワーク

Claims (6)

1. ワークを加工するための工具が取り付けられた刃物台と、
   前記刃物台の移動をＮＣプログラムに基づいて制御する数値制御部と、
   前記刃物台に取り付けられている前記工具の位置および該工具の形状を測定する測定装置とを備えたことを特徴とする工作機械システム。
2. 前記測定装置は、前記工具を前記刃物台に取り付けるための工具ホルダの形状も測定するものであり、
   前記刃物台に取り付け可能な複数の前記工具ホルダごとに該工具ホルダの形状情報と該工具ホルダの特性情報とを関連付けて記憶する工具ホルダ情報記憶部と、
   前記工具ホルダ情報記憶部に記憶された複数の前記工具ホルダの形状情報の中から前記測定装置が測定した該工具ホルダの形状に対応するものを特定し、特定した該工具ホルダに関連付けられた前記特性情報を取得する工具ホルダ情報取得部とを備えたものであることを特徴とする請求項１記載の工作機械システム。
3. 前記測定装置が測定した前記工具の位置および該工具の形状に基づいた取付工具情報を記憶する取付工具情報記憶部と、
   前記取付工具情報記憶部に記憶された前記取付工具情報と前記測定装置が新たに測定した前記工具の位置および該工具の形状に基づいた取付工具情報とを比較して所望の該工具が前記刃物台に取り付けられているかチェックを行う取付工具チェック部とを備えたことを特徴とする請求項１または２記載の工作機械システム。
4. 前記測定装置は、位置及びクーラント液の吐出角度が調整可能なクーラントノズルの位置および該クーラントノズルの形状も測定するものであり、
   前記測定装置が測定した前記クーラントノズルの位置および該クーラントノズルの形状並びに前記工具の位置および該工具の形状を用いて仮想３次元モデルを生成し、前記ＮＣプログラムに基づいて該仮想３次元モデルにおける前記刃物台を移動させて該工具と該クーラントノズルの干渉チェックを行う干渉チェック部を備えていることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項記載の工作機械システム。
5. 前記ワークを把持して主軸中心線を中心として回転する第１主軸と、
   前記第１主軸に対向する第２主軸を有し前記主軸中心線と直交する直交方向に移動可能な第２主軸台とを備え、
   前記測定装置は、前記第２主軸台に搭載され、該第２主軸台とともに前記直交方向へ移動しながら被測定物までの距離を測定するものであることを特徴とする請求項１から４のうちいずれか１項記載の工作機械システム。
6. 前記測定装置は、前記第２主軸台に取り外し自在に搭載され、該第２主軸台に搭載されているときに該第２主軸台に搭載されていることを示す信号を送出するものであることを特徴とする請求項５記載の工作機械システム。

Images