JP3578274B2 - 数値制御工作機械 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オフセットタイプの工具を有する数値制御工作機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、種々の機械加工を行う場合において、ＮＣ（数値制御）の可能な数値制御工作機械が一般的に用いられている。
【０００３】
図３は、そのような数値制御工作機械の一例としてレーザ加工機の外観を示す斜視図であり、図４は、該レーザ加工機の内部構造を示す詳細図であるが、このような工作機械においては、工具２３がＸ，Ｙ，Ｚ軸に沿って駆動されると共に（図３参照）、Ａ，Ｂ軸の回りに回転されるように構成されている（図４参照）。
【０００４】
ところで、図に示す工具２３はオフセットタイプのものであって、工具２３の加工点が回転軸（Ａ軸，Ｂ軸）からオフセットしているため、Ａ軸やＢ軸の回りに単に回転させただけでは加工点が適正位置からずれてしまうことになる。そこで、このような工作機械においては、工具２３の旋回中心から加工点までの距離（図９（ａ） の符号ｌ１＋ｌ２参照）をパラメータで定義することにより、工具２３の姿勢をどのように変更したとしても加工点の位置がずれないような制御（姿勢制御）が行われるようになっている。これにより、工具２３の姿勢を変更する場合、図９（ａ） に符号Ｍ２で示すように、工具２３は加工点Ｐ２を中心として回転されることになる。図において、点Ｐ１は、工具２３によって加工できる点を意味し、点Ｐ２は、ワーク上の加工点を意味する。このような姿勢制御によれば、Ｐ１＝Ｐ２が達成されることとなる。
【０００５】
一方、上述した工作機械においては、ワークＷと工具２３との間の距離（以下、本明細書において“ギャップ長”とする）ｄ１を一定に保つために倣い装置が使用されている。なお、加工するワークの材質や板厚によっては該ギャップ長を変更したい場合もあるが（図９（ｂ） の符号Ｍ１及びｄ２参照）、その場合には加工プログラム中で指令できるようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のようなギャップ長変更や工具姿勢変更は図１０（ＰＲＯ２）に示すように加工プログラムで行うようになっている。同図において、ブロックＮ００１はギャップ長変更指令を示し、ブロックＮ００２は姿勢変更指令を示す。
【０００７】
このようなギャップ長変更と姿勢変更とを連続して行おうとすると、姿勢制御のアーム長（工具の旋回中心と加工点間との距離）は初期設定値のままであって変更されていないため、工具２３はギャップ長変更指令に基づき図１１（ａ） に符号Ｍ１で示すように移動され、姿勢変更指令に基づき当初に指定した点Ｐ１を中心に回転され（同図の符号Ｍ２参照）、その結果、加工点が点Ｐ２から点Ｐ３にずれてしまうという問題があった。
【０００８】
このような加工点ズレを回避する方法としては、図１１（ｂ） （ＰＲＯ３）に示すように、ギャップ長変更指令Ｇ１３（符号Ｎ００１参照）と姿勢変更指令Ｇ０１（符号Ｎ００２参照）との間でアーム長変更指令Ｇ７１（符号Ｎ００３参照）を行う方法がある。かかる方法によれば、姿勢変更指令Ｇ０１がなされる時には既にアーム長（姿勢制御のパラメータであるアーム長）が変更されているために加工点ズレは防止されるものの、そのようなアーム長変更指令を加工プログラム中で逐一行わなければならず、そのため、加工プログラム作成作業が煩雑となって、加工時間も長くなってしまうという問題があった。
【０００９】
また、非接触式ならい装置の場合であって、工具を別の形状のものに取り替えたような場合には、工具姿勢が傾いた場合におけるギャップ変化量を求めること自体が困難となる。したがって、かかる場合には上述のようなアーム長変更指令時に正確な補正値を入力できないという問題がある。また、オペレータが、このような複雑な制御を理解しなければ、機械の使用及びプログラミングできないことは問題である。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、工具とワークとの間のギャップ長を変更し、さらに工具姿勢を変更する場合であっても加工点ズレを防止できる、数値制御工作機械を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、オフセットタイプの工具（２３）を駆動手段（１０３Ｘ，１０３Ｙ，１３，１７，１９）によって回転させると共に３軸方向に移動駆動させながらワーク（Ｗ）の加工を行う数値制御工作機械（１）において、
前記駆動手段（１０３Ｘ，…）を駆動して前記工具とワークとの間の距離（ｄ１）を変更するギャップ長変更部（１０５）と、
前記工具とワークとの間の距離（ｄ１）に基づき、工具姿勢変更のための回転中心位置を求める回転中心位置演算部（１０６）と、
前記駆動手段（１０３Ｘ，…）を駆動して前記工具（Ｗ）を前記回転中心位置の回りに回転させることに基づき前記工具（Ｗ）の姿勢を変更する姿勢制御部（１０７）と、を備え、
加工プログラム（ＰＲＯ１）中でギャップ長変更指令（Ｎ００１）がなされている場合には、前記ギャップ長変更部（１０５）によって前記工具とワークとの間の距離を（ｄ１）変更すると共に、前記回転中心位置演算部（１０６）によって前記回転中心位置を求め、
加工プログラム（ＰＲＯ１）中で姿勢変更指令（Ｎ００２）がなされている場合には、前記姿勢制御部（１０７）によって前記工具（Ｗ）の姿勢を変更する、ことを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１に記載の数値制御工作機械（１）において、前記工具とワークとの間の距離（ｄ１）を検知する距離検知手段（２７）と、該距離検知手段（２７）の出力電圧と前記距離（ｄ１）との関係を前記工具（２３）の姿勢との関連で記憶するメモリ手段（１１０）と、を備え、かつ、
前記ギャップ長変更部（１０５）は、前記距離検知手段（２７）と前記メモリ手段（１１０）に記憶された前記距離検知手段の出力電圧と前記距離との関係とに基づき前記工具とワークとの距離（ｄ１）を変更する、ことを特徴とする。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の数値制御工作機械（１）において、前記工具（２３）はレーザ光を出射するトーチであって、前記数値制御工作機械（１）は、ワーク（Ｗ）のレーザ加工を行うレーザ加工機である、ことを特徴とする。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の数値制御工作機械（１）において、前記工具（２３）は、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚの３軸方向に移動駆動され、かつ、それら３軸の内のいずれか２軸の回りに回転される、ことを特徴とする。
【００１５】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、ギャップ長変更指令（Ｎ００１）及び姿勢変更指令（Ｎ００２）の両方を行う場合においても、工具（２３）の加工点ズレを防止できる。その結果、加工精度が向上される。また、加工点ズレ防止のためにアーム長変更指令（図１１（ｂ） のブロックＮ００２参照）等の指令を別途行う必要が無く、加工プログラム作業が容易となる。
【００１６】
請求項２の発明によれば、より一層確実に加工点ズレを防止できる。
【００１７】
請求項３の発明によれば、加工点ズレを起こすことなくレーザ加工ができる。
【００１８】
請求項４の発明によれば、軸制御の数値制御工作機械に本発明を適用することができる。
【００１９】
なお、括弧内の番号等は、図面における対応する要素を示す便宜的なものであり、従って、本記述は図面上の記載に限定拘束されるものではない。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１乃至図７に基づき説明する。ここで、図１（ａ） は、加工プログラムの一例を示す図であり、図１（ｂ） は、その加工プログラムによってトーチが制御される様子を示す模式図であり、図２は、レーザ加工方法の一例を示すフローチャート図である。また、図３は、レーザ加工機の外観を示す斜視図であり、図４は、該レーザ加工機のサドル部分の内部構造を示す詳細図であり、図５は、トーチ部分の構造を示す詳細図である。さらに、図６は、本発明に係る数値制御工作機械（レーザ加工機）の構造の一例を示すブロック図である。
【００２１】
本実施の形態に係るレーザ加工機（数値制御工作機械）１は、図３に示すように、ワークＷを±Ｘ方向に移動できるように構成されたワーク載置部１Ａと、レーザ光照射のためのトーチ（工具）２３を有するレーザ光照射部１Ｂと、からなる。
【００２２】
まず、ワーク載置部１Ａの構造について説明する。
【００２３】
ワーク載置部１Ａはベッド２を有しており、そのベッド２の上面側には、レール（図示せず）が±Ｘ方向に延設された状態に取り付けられている。このベッド２の上側にはテーブル３が配置されているが、そのテーブル３は、該レールに支持された状態で後述の駆動手段（例えば、サーボモータで回転駆動されるボールねじ等）１０３Ｘによって±Ｘ方向に移動されるようになっている。したがって、テーブル３に載置されたワークＷは、±Ｘ方向に自在に移動されることになる。
【００２４】
次に、レーザ光照射部１Ｂの構造について説明する。
【００２５】
レーザ光照射部１Ｂは、２本のコラム５１，５１とクロスアーム５２とからなる門型フレーム５を有しているが、この門型フレーム５は、上述したテーブル３の移動を阻害しないようにその移動経路を跨ぐような状態で（２本のコラム５１，５１が上述したベッド２に固定された状態で）配置されている。
【００２６】
そして、クロスアーム５２は、下方が開口された内部空間を有しており、その内壁（ＹＺ面に平行な内壁）にはクロスレール５ａ，５ａが±Ｙ方向に延設された状態に取り付けられている。この内部空間にはサドル６が配置されているが、該サドル６は、クロスレール５ａ，５ａに支持された状態で後述の駆動手段（例えば、サーボモータで回転駆動されるボールねじ等）１０３Ｙによって±Ｙ方向に移動されるようになっている。なお、このサドル６の上部には、図４に示すように、符号２０で示す部品（以下、“レーザ受光部”とする）が取り付けられている（詳細は後述する）。
【００２７】
一方、この門型フレーム５の近傍にはレーザ発振器（図示せず）が配置されており、そのレーザ発振器のレーザ光出射部にはレーザ光路管が接続されている。このレーザ光路管は、図３に符号７ａで示すように、クロスアーム５２の内壁に配置されており、該光路管７ａと上述したレーザ受光部２０とはレーザ光路管７ｂを介して接続されている。なお、レーザ受光部２０は、上述したようにサドル６の側に取り付けられていることからサドル６の移動に伴って±Ｙ方向に移動するが、レーザ光路管７ｂは、伸縮自在かつレーザ受光部２０を中心に水平面内で回動自在に構成されているために、サドル６の移動を阻害したりレーザ受光部２０から外れたりすることは無い。このような構成に基づき、レーザ発振器により発振されたレーザ光は、レーザ光路管７ａ及び７ｂを経由してレーザ受光部２０に到達することとなる。
【００２８】
さらに、このサドル６には、図４に示すように、レール１０，１０が±Ｚ方向に延設された状態に取り付けられており、これらのレール１０，１０にはヘッド枠体１２が移動自在に支持されている。そして、サドル６とヘッド枠体１２との間には、符号１３に示すように駆動装置（サーボモータと、該モータにて回転駆動されるボールねじとからなるもの）が介装されていて、該駆動装置１３によってヘッド枠体１２が±Ｚ方向に駆動されるように構成されている。なお、このヘッド枠体１２には第１モータ（駆動手段）１７及び第２モータ（駆動手段）１９が取り付けられており、それらの出力軸にはそれぞれ第１駆動歯車１７ａ及び第２駆動歯車１９ａが嵌め込まれていて、後述する外スリーブ部材１５や内スリーブ部材１６を回転駆動するように構成されている（詳細は次述）。
【００２９】
上述したレーザ受光部２０の下方には、該受光部２０に対向するように、略円筒状の部材（以下、“内スリーブ部材”という）１６がヘッド枠体１２の側に取り付けられた状態で配置されている。そして、レーザ受光部２０の下部（符号２０ａで示す部分）と内スリーブ部材１６の上部（符号１６ｂで示す部分）とは、±Ｚ方向に伸縮自在な光路管２１によって接続されている。なお、レーザ受光部２０の内部には反射鏡が配置されていて、レーザ光路管７ｂからのレーザ光は、光路管２１を介して内スリーブ部材１６の内部空間ＫＲ１に導かれるようになっている（図５の符号ＲＺ参照）。
【００３０】
ところで、この内スリーブ部材１６は、軸ＣＴ１（すなわち、Ａ軸）の回りに回転できるように支持されており、その一部には内スリーブ歯車１６ａが形成されている。そして、この内スリーブ歯車１６ａは上述した第２駆動歯車１９ａに噛合されており、第２モータ１９を駆動することにより内スリーブ部材１６が回転されるようになっている。なお、内スリーブ部材１６の下端には傘歯車（図５の符号１６ｃ参照）が形成されている（詳細は後述）。
【００３１】
この内スリーブ部材１６の外側には、内スリーブ部材１６よりも大径の略円筒状部材（以下、“外スリーブ部材”という）１５が配置されている。この外スリーブ部材１５は、軸ＣＴ１の回りに、しかも内スリーブ部材１６の回転とは無関係に回転できるように支持されている。この外スリーブ部材１５にも外スリーブ歯車１５ａが形成されており、その外スリーブ歯車１５ａは上述した第１駆動歯車１７ａに噛合され、第１モータ１７を駆動することにより外スリーブ部材１７が回転されるようになっている。
【００３２】
ところで、図５に示すように、上述した外スリーブ部材１５の下端部分の側壁には、符号２２で示す部品を介してトーチ２３が取り付けられている。これにより、トーチ２３は、軸ＣＴ１からオフセットした位置に配置されると共に、外スリーブ部材１５が回転されることに基づき軸ＣＴ１（Ａ軸）の回りに回転されるようになっている。
【００３３】
この部品２２は、トーチ２３を軸ＣＴ２（すなわち、Ｂ軸）の回りに回転できるように支持している。符号２２ａに示す傘歯車は、トーチ２３と一体的に軸ＣＴ２の回りに回転するように構成されているものであって、内スリーブ部材側の傘歯車１６ｃに噛合されている。これにより、上述した第２モータ１９によって内スリーブ部材１６が回転されると、傘歯車１６ｃ，２２ａを介してトーチ２３が軸ＣＴ２の回りに回転されることとなる。
【００３４】
つまり、本実施の形態においては、第１モータ１７によって外スリーブ部材１５を回転させるとトーチ２３を軸ＣＴ１（Ａ軸）の回りに回転でき、第２モータ１９によって内スリーブ部材１６を回転させるとトーチ２３を軸ＣＴ２（Ｂ軸）の回りに回転できる。なお、本実施の形態におけるトーチ２３は、加工点がトーチ回転軸（Ａ軸，Ｂ軸）からオフセットしているオフセットタイプである。
【００３５】
一方、上述した傘歯車１６ｃ，２２ａや部品２２の内部は空洞であり（符号ＫＲ２参照）、スリーブ部材１５，１６の下方や部品２２の内部には反射鏡２５，２６が配置され、傘歯車２２ａの内部には集光レンズ７０が配置されている。したがって、内スリーブ部材１６の内部空間ＫＲ１に導かれたレーザ光ＲＺは、反射鏡２５にて反射された上で集光レンズ７０を透過し、さらに反射鏡２６にて反射されて、トーチ２３の先端（射出口２３ａ）から出射されることとなる。
【００３６】
ところで、図５において、符号２７は、トーチ先端とワークＷとの間の距離（ギャップ長）を測定するギャップセンサ（距離検知手段）を示し、符号３０は、各種の演算を行う演算装置を示し、符号２９は、ギャップセンサ２７と演算装置３０とを接続するケーブルを示す。
【００３７】
また、符号４０，４０は、ヘッド枠体１２と外スリーブ部材１５との間に配置されたＯリングを示す。これにより、ヘッド枠体１２と外スリーブ部材１５との間には、これらのＯリング４０，４０にて仕切られた環状空間部３９が形成されることとなる。
【００３８】
さらに、符号４１は、ヘッド枠体１２に形成されて環状空間部３９に開口されたガス輸送路を示す。なお、上述した門型フレーム５の近傍には不図示のガスボンベが設置されており、そのガスボンベとガス輸送路４１とはガス管（図示せず）等にて接続されていて、ガスボンベから環状空間部３９にアシストガスが供給されるようになっている。また、符号４２は、外スリーブ部材１５に形成されたガス輸送路を示す。このガス輸送路４２は、符号４２ｂに示すように環状空間部３９に開口され、下方（すなわち、−Ｚ方向）に延設された後、外スリーブ部材１５の円筒壁に沿うように円弧状に湾曲され、符号４２ａに示す部分で開口されている。さらに、符号４３は、その開口部分４２ａと部品２２とを接続するガス管を示す。これにより、ガスボンベからのアシストガスは、ガス輸送路４１、環状空間部３９、ガス輸送路４２、ガス管４３を通って部材２２に供給され、トーチ射出口２３ａから放出されることとなる。
【００３９】
ところで、上述したレーザ加工機１は、図６に示す構成であって、トーチ２３（又はワークＷ）を移動・回転させるための５つの駆動手段１０３Ｘ、１０３Ｙ，１３，１７，１９を備えている。このうちの駆動手段１３は、既に述べているように、トーチ２３をヘッド枠体１２と共に±Ｚ方向に移動するためのものであり、駆動手段（すなわち、第１モータ）１７は、トーチ２３を軸ＣＴ１（Ａ軸）の回りに回転させるためのものであり、駆動手段（すなわち、第２モータ）１９は、トーチ２３を軸ＣＴ２（Ｂ軸）の回りに回転させるためのものである。また、駆動手段１０３Ｘは、上述したテーブル３を±Ｘ方向に移動するためのものであり、駆動手段１０３Ｙは、トーチ２３をサドル６と共に±Ｙ方向に移動するためのものである。そして、これらの５つの駆動手段１０３Ｘ，…は軸制御部１０２によって駆動制御されるように構成されている。
【００４０】
一方、符号１０１は、ティーチング等のために用いられる操作ボックスを示すが、このボックス１０１は、ジョグ送り用レバーや各種スイッチ類を有している。符号１０４は、トーチ２３の位置データ等をメモリするための加工プログラムメモリを示し、符号１０５は、前記駆動手段１０３Ｘ，…を駆動してギャップ長（つまり、ワークＷとトーチ２３との間の距離）を変更するためのギャップ長変更部を示し、符号１０６は、ギャップ長が変更された場合や、トーチを交換した場合や、トーチを傾けた際に倣い特性が変わった時に姿勢制御のアーム長を演算するアーム長演算部を示す。つまり、このアーム長演算部１０６は、工具姿勢変更のための回転中心位置をギャップ長に基づき求める回転中心位置演算部に相当する。また、符号１０７は、アーム長演算部１０６等の演算結果に基づいて前記駆動手段１０３Ｘ，…を駆動してトーチ２３を前記回転中心位置の回りに回転させることに基づき、その姿勢を変更する姿勢制御部を示し、符号１０９はシステムメモリを示す。
【００４１】
ところで、トーチ先端には、上述のようにギャップセンサ２７が配置されているが、このセンサ２７の出力電圧は ギャップ長が同じであってもトーチ姿勢が変化した場合にはその影響を受けて変わってしまう（つまり、センサ２７の出力電圧とギャップ長との関係はトーチ姿勢によって変わる）という性質がある。そこで、本実施の形態では、図７に示すような、センサ２７の出力電圧とギャップ長との関係をトーチ姿勢毎に記憶するデータベース（メモリ手段）１１０を設けておいて、ギャップ長変更部１０５は、前記センサ２７と前記データベース１１０（記憶されているところのセンサ出力とギャップ長との関係）との結果に基づきギャップ長を補正するようになっている。
【００４２】
次に、レーザ加工方法について図１及び図２等に沿って説明する。
【００４３】
上述した構成のレーザ加工機を用いて加工を行う場合には、まず、加工プログラムを作成する（図１（ａ） 参照）。そのプログラム作成に際しては、ワークＷの形状情報やトーチ２３の位置情報等は操作ボックス１０１を用いて入力する。なお、作成された加工プログラムＰＲＯ１は加工プログラムメモリ１０４中に格納される。
【００４４】
そして、ワークＷを実際に加工する場合には、操作ボックス１０１から加工開始指令を発する（図２の符号Ｓ１参照）。これにより、主制御部１００は加工プログラムメモリ１０４から加工プログラムＰＲＯ１を読み出し、該読み出された加工プログラムＰＲＯ１に基づいてワークＷに対する加工が開始される。
【００４５】
例えば、図１（ａ） の加工プログラムＰＲＯ１のブロックＮ００１に示すようにギャップ長変更指令がなされていると（Ｓ２）、主制御部１００の指令によりギャップ長変更部１０５は軸制御部１０２を駆動制御する。これにより、軸制御部１０２は駆動手段１０３Ｘ，…を駆動してトーチ位置を変更し、その結果、ギャップ長が変更される（図２の符号Ｓ３、及び図１（ａ） の符号Ｍ１参照）。次に、アーム長演算部１０６は、姿勢制御のパラメータであるアーム長を演算し補正する（図２の符号Ｓ４、図１（ａ） の符号Ｐ２参照）。なお、上述のようなギャップ長変更指令がなされない場合にはギャップ長変更（Ｓ３）やアーム長補正（Ｓ４）は行われない。
【００４６】
次に、加工プログラムＰＲＯ１のブロックＮ００２に示すように工具姿勢変更指令がなされていると（Ｓ５）、主制御部１００からの指令に基づき、姿勢制御部１０７は軸制御部１０２を制御する。その結果、軸制御部１０２は駆動手段１０３Ｘ，…を駆動してトーチ姿勢を変更する（Ｓ６）。このとき、姿勢制御のアーム長は上述のように変更されているため、トーチ２３は加工点（図１（ｂ） の符号Ｐ２に示す回転中心位置）を中心に回転されることとなり、加工点がずれることは無い。
【００４７】
次に、ギャップ長変更部１０５は、ギャップセンサ２７とデータベース１１０との結果に基づきギャップ長を補正する（図２のＳ７、及び図８参照）。これにより、図８（ｂ） に示すように、トーチの姿勢変化に拘らずレーザビーム光の加工位置Ｐ１がワーク上の加工点Ｐ２に常に一致し、加工を適正に行うことができる。
【００４８】
その後、トーチ２３は、レーザ光を照射しながら加工線に沿って移動され、ワークＷを切断する（Ｓ８）。そして、加工終了指令によりレーザ加工は終了する（Ｓ９，Ｓ１０）。
【００４９】
なお、上述した実施の形態では、本発明をレーザ加工機に適用した例について述べたが、もちろんこれに限られるものではなく、レーザ加工機以外の数値制御工作機械に適用し、トーチ以外の工具に適用しても良い。
【００５０】
また、上述した実施の形態では、工具２３又はワークＷは、Ｘ，Ｙ，Ｚの３軸方向に移動され、かつ、Ｙ軸及びＺ軸の２軸の回りに回転されるように構成されていたが、１軸の回りにだけ回転されるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ） は、加工プログラムの一例を示す図であり、図１（ｂ） は、その加工プログラムによってトーチが制御される様子を示す模式図である。
【図２】図２は、レーザ加工方法の一例を示すフローチャート図である。
【図３】図３は、レーザ加工機の外観を示す斜視図である。
【図４】図４は、該レーザ加工機のサドル部分の内部構造を示す詳細図である。
【図５】図５は、トーチ部分の構造を示す詳細図である。
【図６】図６は、本発明に係る数値制御工作機械の構造の一例を示すブロック図である。
【図７】図７は、ギャップ長と電圧との関係（倣い特性）を示す図である。
【図８】図８は、トーチ軸心方向に関する倣い制御の様子を説明するための模式図である。
【図９】図９（ａ） は、工具姿勢変更の様子を示す模式図であり、（ｂ） は、ギャップ長変更の様子を示す模式図である。
【図１０】図１０は、加工プログラムの一例を示す図である。
【図１１】図１１（ａ） は、従来の問題点を説明するための図であって、工具姿勢変更及びギャップ長変更を行った様子を説明するための模式図であり、図１１（ｂ） は、加工プログラムの一例を示す図である。
【符号の説明】
１……………レーザ加工機（数値制御工作機械）
２３…………トーチ（工具）
２７…………ギャップセンサ（距離検知手段）
１００………主制御部
１０２………軸制御部
１０３Ｘ……駆動手段
１０３Ｙ……駆動手段
１０４………加工プログラムメモリ
１０５………ギャップ長変更部
１０６………アーム長演算部（回転中心位置演算部）
１０７………姿勢制御部
１１０………データベース（メモリ手段）
ＰＲＯ１……加工プログラム
Ｗ……………ワーク
【発明の属する技術分野】
本発明は、オフセットタイプの工具を有する数値制御工作機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、種々の機械加工を行う場合において、ＮＣ（数値制御）の可能な数値制御工作機械が一般的に用いられている。
【０００３】
図３は、そのような数値制御工作機械の一例としてレーザ加工機の外観を示す斜視図であり、図４は、該レーザ加工機の内部構造を示す詳細図であるが、このような工作機械においては、工具２３がＸ，Ｙ，Ｚ軸に沿って駆動されると共に（図３参照）、Ａ，Ｂ軸の回りに回転されるように構成されている（図４参照）。
【０００４】
ところで、図に示す工具２３はオフセットタイプのものであって、工具２３の加工点が回転軸（Ａ軸，Ｂ軸）からオフセットしているため、Ａ軸やＢ軸の回りに単に回転させただけでは加工点が適正位置からずれてしまうことになる。そこで、このような工作機械においては、工具２３の旋回中心から加工点までの距離（図９（ａ） の符号ｌ１＋ｌ２参照）をパラメータで定義することにより、工具２３の姿勢をどのように変更したとしても加工点の位置がずれないような制御（姿勢制御）が行われるようになっている。これにより、工具２３の姿勢を変更する場合、図９（ａ） に符号Ｍ２で示すように、工具２３は加工点Ｐ２を中心として回転されることになる。図において、点Ｐ１は、工具２３によって加工できる点を意味し、点Ｐ２は、ワーク上の加工点を意味する。このような姿勢制御によれば、Ｐ１＝Ｐ２が達成されることとなる。
【０００５】
一方、上述した工作機械においては、ワークＷと工具２３との間の距離（以下、本明細書において“ギャップ長”とする）ｄ１を一定に保つために倣い装置が使用されている。なお、加工するワークの材質や板厚によっては該ギャップ長を変更したい場合もあるが（図９（ｂ） の符号Ｍ１及びｄ２参照）、その場合には加工プログラム中で指令できるようになっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のようなギャップ長変更や工具姿勢変更は図１０（ＰＲＯ２）に示すように加工プログラムで行うようになっている。同図において、ブロックＮ００１はギャップ長変更指令を示し、ブロックＮ００２は姿勢変更指令を示す。
【０００７】
このようなギャップ長変更と姿勢変更とを連続して行おうとすると、姿勢制御のアーム長（工具の旋回中心と加工点間との距離）は初期設定値のままであって変更されていないため、工具２３はギャップ長変更指令に基づき図１１（ａ） に符号Ｍ１で示すように移動され、姿勢変更指令に基づき当初に指定した点Ｐ１を中心に回転され（同図の符号Ｍ２参照）、その結果、加工点が点Ｐ２から点Ｐ３にずれてしまうという問題があった。
【０００８】
このような加工点ズレを回避する方法としては、図１１（ｂ） （ＰＲＯ３）に示すように、ギャップ長変更指令Ｇ１３（符号Ｎ００１参照）と姿勢変更指令Ｇ０１（符号Ｎ００２参照）との間でアーム長変更指令Ｇ７１（符号Ｎ００３参照）を行う方法がある。かかる方法によれば、姿勢変更指令Ｇ０１がなされる時には既にアーム長（姿勢制御のパラメータであるアーム長）が変更されているために加工点ズレは防止されるものの、そのようなアーム長変更指令を加工プログラム中で逐一行わなければならず、そのため、加工プログラム作成作業が煩雑となって、加工時間も長くなってしまうという問題があった。
【０００９】
また、非接触式ならい装置の場合であって、工具を別の形状のものに取り替えたような場合には、工具姿勢が傾いた場合におけるギャップ変化量を求めること自体が困難となる。したがって、かかる場合には上述のようなアーム長変更指令時に正確な補正値を入力できないという問題がある。また、オペレータが、このような複雑な制御を理解しなければ、機械の使用及びプログラミングできないことは問題である。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、工具とワークとの間のギャップ長を変更し、さらに工具姿勢を変更する場合であっても加工点ズレを防止できる、数値制御工作機械を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、オフセットタイプの工具（２３）を駆動手段（１０３Ｘ，１０３Ｙ，１３，１７，１９）によって回転させると共に３軸方向に移動駆動させながらワーク（Ｗ）の加工を行う数値制御工作機械（１）において、
前記駆動手段（１０３Ｘ，…）を駆動して前記工具とワークとの間の距離（ｄ１）を変更するギャップ長変更部（１０５）と、
前記工具とワークとの間の距離（ｄ１）に基づき、工具姿勢変更のための回転中心位置を求める回転中心位置演算部（１０６）と、
前記駆動手段（１０３Ｘ，…）を駆動して前記工具（Ｗ）を前記回転中心位置の回りに回転させることに基づき前記工具（Ｗ）の姿勢を変更する姿勢制御部（１０７）と、を備え、
加工プログラム（ＰＲＯ１）中でギャップ長変更指令（Ｎ００１）がなされている場合には、前記ギャップ長変更部（１０５）によって前記工具とワークとの間の距離を（ｄ１）変更すると共に、前記回転中心位置演算部（１０６）によって前記回転中心位置を求め、
加工プログラム（ＰＲＯ１）中で姿勢変更指令（Ｎ００２）がなされている場合には、前記姿勢制御部（１０７）によって前記工具（Ｗ）の姿勢を変更する、ことを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１に記載の数値制御工作機械（１）において、前記工具とワークとの間の距離（ｄ１）を検知する距離検知手段（２７）と、該距離検知手段（２７）の出力電圧と前記距離（ｄ１）との関係を前記工具（２３）の姿勢との関連で記憶するメモリ手段（１１０）と、を備え、かつ、
前記ギャップ長変更部（１０５）は、前記距離検知手段（２７）と前記メモリ手段（１１０）に記憶された前記距離検知手段の出力電圧と前記距離との関係とに基づき前記工具とワークとの距離（ｄ１）を変更する、ことを特徴とする。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の数値制御工作機械（１）において、前記工具（２３）はレーザ光を出射するトーチであって、前記数値制御工作機械（１）は、ワーク（Ｗ）のレーザ加工を行うレーザ加工機である、ことを特徴とする。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の数値制御工作機械（１）において、前記工具（２３）は、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚの３軸方向に移動駆動され、かつ、それら３軸の内のいずれか２軸の回りに回転される、ことを特徴とする。
【００１５】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、ギャップ長変更指令（Ｎ００１）及び姿勢変更指令（Ｎ００２）の両方を行う場合においても、工具（２３）の加工点ズレを防止できる。その結果、加工精度が向上される。また、加工点ズレ防止のためにアーム長変更指令（図１１（ｂ） のブロックＮ００２参照）等の指令を別途行う必要が無く、加工プログラム作業が容易となる。
【００１６】
請求項２の発明によれば、より一層確実に加工点ズレを防止できる。
【００１７】
請求項３の発明によれば、加工点ズレを起こすことなくレーザ加工ができる。
【００１８】
請求項４の発明によれば、軸制御の数値制御工作機械に本発明を適用することができる。
【００１９】
なお、括弧内の番号等は、図面における対応する要素を示す便宜的なものであり、従って、本記述は図面上の記載に限定拘束されるものではない。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１乃至図７に基づき説明する。ここで、図１（ａ） は、加工プログラムの一例を示す図であり、図１（ｂ） は、その加工プログラムによってトーチが制御される様子を示す模式図であり、図２は、レーザ加工方法の一例を示すフローチャート図である。また、図３は、レーザ加工機の外観を示す斜視図であり、図４は、該レーザ加工機のサドル部分の内部構造を示す詳細図であり、図５は、トーチ部分の構造を示す詳細図である。さらに、図６は、本発明に係る数値制御工作機械（レーザ加工機）の構造の一例を示すブロック図である。
【００２１】
本実施の形態に係るレーザ加工機（数値制御工作機械）１は、図３に示すように、ワークＷを±Ｘ方向に移動できるように構成されたワーク載置部１Ａと、レーザ光照射のためのトーチ（工具）２３を有するレーザ光照射部１Ｂと、からなる。
【００２２】
まず、ワーク載置部１Ａの構造について説明する。
【００２３】
ワーク載置部１Ａはベッド２を有しており、そのベッド２の上面側には、レール（図示せず）が±Ｘ方向に延設された状態に取り付けられている。このベッド２の上側にはテーブル３が配置されているが、そのテーブル３は、該レールに支持された状態で後述の駆動手段（例えば、サーボモータで回転駆動されるボールねじ等）１０３Ｘによって±Ｘ方向に移動されるようになっている。したがって、テーブル３に載置されたワークＷは、±Ｘ方向に自在に移動されることになる。
【００２４】
次に、レーザ光照射部１Ｂの構造について説明する。
【００２５】
レーザ光照射部１Ｂは、２本のコラム５１，５１とクロスアーム５２とからなる門型フレーム５を有しているが、この門型フレーム５は、上述したテーブル３の移動を阻害しないようにその移動経路を跨ぐような状態で（２本のコラム５１，５１が上述したベッド２に固定された状態で）配置されている。
【００２６】
そして、クロスアーム５２は、下方が開口された内部空間を有しており、その内壁（ＹＺ面に平行な内壁）にはクロスレール５ａ，５ａが±Ｙ方向に延設された状態に取り付けられている。この内部空間にはサドル６が配置されているが、該サドル６は、クロスレール５ａ，５ａに支持された状態で後述の駆動手段（例えば、サーボモータで回転駆動されるボールねじ等）１０３Ｙによって±Ｙ方向に移動されるようになっている。なお、このサドル６の上部には、図４に示すように、符号２０で示す部品（以下、“レーザ受光部”とする）が取り付けられている（詳細は後述する）。
【００２７】
一方、この門型フレーム５の近傍にはレーザ発振器（図示せず）が配置されており、そのレーザ発振器のレーザ光出射部にはレーザ光路管が接続されている。このレーザ光路管は、図３に符号７ａで示すように、クロスアーム５２の内壁に配置されており、該光路管７ａと上述したレーザ受光部２０とはレーザ光路管７ｂを介して接続されている。なお、レーザ受光部２０は、上述したようにサドル６の側に取り付けられていることからサドル６の移動に伴って±Ｙ方向に移動するが、レーザ光路管７ｂは、伸縮自在かつレーザ受光部２０を中心に水平面内で回動自在に構成されているために、サドル６の移動を阻害したりレーザ受光部２０から外れたりすることは無い。このような構成に基づき、レーザ発振器により発振されたレーザ光は、レーザ光路管７ａ及び７ｂを経由してレーザ受光部２０に到達することとなる。
【００２８】
さらに、このサドル６には、図４に示すように、レール１０，１０が±Ｚ方向に延設された状態に取り付けられており、これらのレール１０，１０にはヘッド枠体１２が移動自在に支持されている。そして、サドル６とヘッド枠体１２との間には、符号１３に示すように駆動装置（サーボモータと、該モータにて回転駆動されるボールねじとからなるもの）が介装されていて、該駆動装置１３によってヘッド枠体１２が±Ｚ方向に駆動されるように構成されている。なお、このヘッド枠体１２には第１モータ（駆動手段）１７及び第２モータ（駆動手段）１９が取り付けられており、それらの出力軸にはそれぞれ第１駆動歯車１７ａ及び第２駆動歯車１９ａが嵌め込まれていて、後述する外スリーブ部材１５や内スリーブ部材１６を回転駆動するように構成されている（詳細は次述）。
【００２９】
上述したレーザ受光部２０の下方には、該受光部２０に対向するように、略円筒状の部材（以下、“内スリーブ部材”という）１６がヘッド枠体１２の側に取り付けられた状態で配置されている。そして、レーザ受光部２０の下部（符号２０ａで示す部分）と内スリーブ部材１６の上部（符号１６ｂで示す部分）とは、±Ｚ方向に伸縮自在な光路管２１によって接続されている。なお、レーザ受光部２０の内部には反射鏡が配置されていて、レーザ光路管７ｂからのレーザ光は、光路管２１を介して内スリーブ部材１６の内部空間ＫＲ１に導かれるようになっている（図５の符号ＲＺ参照）。
【００３０】
ところで、この内スリーブ部材１６は、軸ＣＴ１（すなわち、Ａ軸）の回りに回転できるように支持されており、その一部には内スリーブ歯車１６ａが形成されている。そして、この内スリーブ歯車１６ａは上述した第２駆動歯車１９ａに噛合されており、第２モータ１９を駆動することにより内スリーブ部材１６が回転されるようになっている。なお、内スリーブ部材１６の下端には傘歯車（図５の符号１６ｃ参照）が形成されている（詳細は後述）。
【００３１】
この内スリーブ部材１６の外側には、内スリーブ部材１６よりも大径の略円筒状部材（以下、“外スリーブ部材”という）１５が配置されている。この外スリーブ部材１５は、軸ＣＴ１の回りに、しかも内スリーブ部材１６の回転とは無関係に回転できるように支持されている。この外スリーブ部材１５にも外スリーブ歯車１５ａが形成されており、その外スリーブ歯車１５ａは上述した第１駆動歯車１７ａに噛合され、第１モータ１７を駆動することにより外スリーブ部材１７が回転されるようになっている。
【００３２】
ところで、図５に示すように、上述した外スリーブ部材１５の下端部分の側壁には、符号２２で示す部品を介してトーチ２３が取り付けられている。これにより、トーチ２３は、軸ＣＴ１からオフセットした位置に配置されると共に、外スリーブ部材１５が回転されることに基づき軸ＣＴ１（Ａ軸）の回りに回転されるようになっている。
【００３３】
この部品２２は、トーチ２３を軸ＣＴ２（すなわち、Ｂ軸）の回りに回転できるように支持している。符号２２ａに示す傘歯車は、トーチ２３と一体的に軸ＣＴ２の回りに回転するように構成されているものであって、内スリーブ部材側の傘歯車１６ｃに噛合されている。これにより、上述した第２モータ１９によって内スリーブ部材１６が回転されると、傘歯車１６ｃ，２２ａを介してトーチ２３が軸ＣＴ２の回りに回転されることとなる。
【００３４】
つまり、本実施の形態においては、第１モータ１７によって外スリーブ部材１５を回転させるとトーチ２３を軸ＣＴ１（Ａ軸）の回りに回転でき、第２モータ１９によって内スリーブ部材１６を回転させるとトーチ２３を軸ＣＴ２（Ｂ軸）の回りに回転できる。なお、本実施の形態におけるトーチ２３は、加工点がトーチ回転軸（Ａ軸，Ｂ軸）からオフセットしているオフセットタイプである。
【００３５】
一方、上述した傘歯車１６ｃ，２２ａや部品２２の内部は空洞であり（符号ＫＲ２参照）、スリーブ部材１５，１６の下方や部品２２の内部には反射鏡２５，２６が配置され、傘歯車２２ａの内部には集光レンズ７０が配置されている。したがって、内スリーブ部材１６の内部空間ＫＲ１に導かれたレーザ光ＲＺは、反射鏡２５にて反射された上で集光レンズ７０を透過し、さらに反射鏡２６にて反射されて、トーチ２３の先端（射出口２３ａ）から出射されることとなる。
【００３６】
ところで、図５において、符号２７は、トーチ先端とワークＷとの間の距離（ギャップ長）を測定するギャップセンサ（距離検知手段）を示し、符号３０は、各種の演算を行う演算装置を示し、符号２９は、ギャップセンサ２７と演算装置３０とを接続するケーブルを示す。
【００３７】
また、符号４０，４０は、ヘッド枠体１２と外スリーブ部材１５との間に配置されたＯリングを示す。これにより、ヘッド枠体１２と外スリーブ部材１５との間には、これらのＯリング４０，４０にて仕切られた環状空間部３９が形成されることとなる。
【００３８】
さらに、符号４１は、ヘッド枠体１２に形成されて環状空間部３９に開口されたガス輸送路を示す。なお、上述した門型フレーム５の近傍には不図示のガスボンベが設置されており、そのガスボンベとガス輸送路４１とはガス管（図示せず）等にて接続されていて、ガスボンベから環状空間部３９にアシストガスが供給されるようになっている。また、符号４２は、外スリーブ部材１５に形成されたガス輸送路を示す。このガス輸送路４２は、符号４２ｂに示すように環状空間部３９に開口され、下方（すなわち、−Ｚ方向）に延設された後、外スリーブ部材１５の円筒壁に沿うように円弧状に湾曲され、符号４２ａに示す部分で開口されている。さらに、符号４３は、その開口部分４２ａと部品２２とを接続するガス管を示す。これにより、ガスボンベからのアシストガスは、ガス輸送路４１、環状空間部３９、ガス輸送路４２、ガス管４３を通って部材２２に供給され、トーチ射出口２３ａから放出されることとなる。
【００３９】
ところで、上述したレーザ加工機１は、図６に示す構成であって、トーチ２３（又はワークＷ）を移動・回転させるための５つの駆動手段１０３Ｘ、１０３Ｙ，１３，１７，１９を備えている。このうちの駆動手段１３は、既に述べているように、トーチ２３をヘッド枠体１２と共に±Ｚ方向に移動するためのものであり、駆動手段（すなわち、第１モータ）１７は、トーチ２３を軸ＣＴ１（Ａ軸）の回りに回転させるためのものであり、駆動手段（すなわち、第２モータ）１９は、トーチ２３を軸ＣＴ２（Ｂ軸）の回りに回転させるためのものである。また、駆動手段１０３Ｘは、上述したテーブル３を±Ｘ方向に移動するためのものであり、駆動手段１０３Ｙは、トーチ２３をサドル６と共に±Ｙ方向に移動するためのものである。そして、これらの５つの駆動手段１０３Ｘ，…は軸制御部１０２によって駆動制御されるように構成されている。
【００４０】
一方、符号１０１は、ティーチング等のために用いられる操作ボックスを示すが、このボックス１０１は、ジョグ送り用レバーや各種スイッチ類を有している。符号１０４は、トーチ２３の位置データ等をメモリするための加工プログラムメモリを示し、符号１０５は、前記駆動手段１０３Ｘ，…を駆動してギャップ長（つまり、ワークＷとトーチ２３との間の距離）を変更するためのギャップ長変更部を示し、符号１０６は、ギャップ長が変更された場合や、トーチを交換した場合や、トーチを傾けた際に倣い特性が変わった時に姿勢制御のアーム長を演算するアーム長演算部を示す。つまり、このアーム長演算部１０６は、工具姿勢変更のための回転中心位置をギャップ長に基づき求める回転中心位置演算部に相当する。また、符号１０７は、アーム長演算部１０６等の演算結果に基づいて前記駆動手段１０３Ｘ，…を駆動してトーチ２３を前記回転中心位置の回りに回転させることに基づき、その姿勢を変更する姿勢制御部を示し、符号１０９はシステムメモリを示す。
【００４１】
ところで、トーチ先端には、上述のようにギャップセンサ２７が配置されているが、このセンサ２７の出力電圧は ギャップ長が同じであってもトーチ姿勢が変化した場合にはその影響を受けて変わってしまう（つまり、センサ２７の出力電圧とギャップ長との関係はトーチ姿勢によって変わる）という性質がある。そこで、本実施の形態では、図７に示すような、センサ２７の出力電圧とギャップ長との関係をトーチ姿勢毎に記憶するデータベース（メモリ手段）１１０を設けておいて、ギャップ長変更部１０５は、前記センサ２７と前記データベース１１０（記憶されているところのセンサ出力とギャップ長との関係）との結果に基づきギャップ長を補正するようになっている。
【００４２】
次に、レーザ加工方法について図１及び図２等に沿って説明する。
【００４３】
上述した構成のレーザ加工機を用いて加工を行う場合には、まず、加工プログラムを作成する（図１（ａ） 参照）。そのプログラム作成に際しては、ワークＷの形状情報やトーチ２３の位置情報等は操作ボックス１０１を用いて入力する。なお、作成された加工プログラムＰＲＯ１は加工プログラムメモリ１０４中に格納される。
【００４４】
そして、ワークＷを実際に加工する場合には、操作ボックス１０１から加工開始指令を発する（図２の符号Ｓ１参照）。これにより、主制御部１００は加工プログラムメモリ１０４から加工プログラムＰＲＯ１を読み出し、該読み出された加工プログラムＰＲＯ１に基づいてワークＷに対する加工が開始される。
【００４５】
例えば、図１（ａ） の加工プログラムＰＲＯ１のブロックＮ００１に示すようにギャップ長変更指令がなされていると（Ｓ２）、主制御部１００の指令によりギャップ長変更部１０５は軸制御部１０２を駆動制御する。これにより、軸制御部１０２は駆動手段１０３Ｘ，…を駆動してトーチ位置を変更し、その結果、ギャップ長が変更される（図２の符号Ｓ３、及び図１（ａ） の符号Ｍ１参照）。次に、アーム長演算部１０６は、姿勢制御のパラメータであるアーム長を演算し補正する（図２の符号Ｓ４、図１（ａ） の符号Ｐ２参照）。なお、上述のようなギャップ長変更指令がなされない場合にはギャップ長変更（Ｓ３）やアーム長補正（Ｓ４）は行われない。
【００４６】
次に、加工プログラムＰＲＯ１のブロックＮ００２に示すように工具姿勢変更指令がなされていると（Ｓ５）、主制御部１００からの指令に基づき、姿勢制御部１０７は軸制御部１０２を制御する。その結果、軸制御部１０２は駆動手段１０３Ｘ，…を駆動してトーチ姿勢を変更する（Ｓ６）。このとき、姿勢制御のアーム長は上述のように変更されているため、トーチ２３は加工点（図１（ｂ） の符号Ｐ２に示す回転中心位置）を中心に回転されることとなり、加工点がずれることは無い。
【００４７】
次に、ギャップ長変更部１０５は、ギャップセンサ２７とデータベース１１０との結果に基づきギャップ長を補正する（図２のＳ７、及び図８参照）。これにより、図８（ｂ） に示すように、トーチの姿勢変化に拘らずレーザビーム光の加工位置Ｐ１がワーク上の加工点Ｐ２に常に一致し、加工を適正に行うことができる。
【００４８】
その後、トーチ２３は、レーザ光を照射しながら加工線に沿って移動され、ワークＷを切断する（Ｓ８）。そして、加工終了指令によりレーザ加工は終了する（Ｓ９，Ｓ１０）。
【００４９】
なお、上述した実施の形態では、本発明をレーザ加工機に適用した例について述べたが、もちろんこれに限られるものではなく、レーザ加工機以外の数値制御工作機械に適用し、トーチ以外の工具に適用しても良い。
【００５０】
また、上述した実施の形態では、工具２３又はワークＷは、Ｘ，Ｙ，Ｚの３軸方向に移動され、かつ、Ｙ軸及びＺ軸の２軸の回りに回転されるように構成されていたが、１軸の回りにだけ回転されるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ） は、加工プログラムの一例を示す図であり、図１（ｂ） は、その加工プログラムによってトーチが制御される様子を示す模式図である。
【図２】図２は、レーザ加工方法の一例を示すフローチャート図である。
【図３】図３は、レーザ加工機の外観を示す斜視図である。
【図４】図４は、該レーザ加工機のサドル部分の内部構造を示す詳細図である。
【図５】図５は、トーチ部分の構造を示す詳細図である。
【図６】図６は、本発明に係る数値制御工作機械の構造の一例を示すブロック図である。
【図７】図７は、ギャップ長と電圧との関係（倣い特性）を示す図である。
【図８】図８は、トーチ軸心方向に関する倣い制御の様子を説明するための模式図である。
【図９】図９（ａ） は、工具姿勢変更の様子を示す模式図であり、（ｂ） は、ギャップ長変更の様子を示す模式図である。
【図１０】図１０は、加工プログラムの一例を示す図である。
【図１１】図１１（ａ） は、従来の問題点を説明するための図であって、工具姿勢変更及びギャップ長変更を行った様子を説明するための模式図であり、図１１（ｂ） は、加工プログラムの一例を示す図である。
【符号の説明】
１……………レーザ加工機（数値制御工作機械）
２３…………トーチ（工具）
２７…………ギャップセンサ（距離検知手段）
１００………主制御部
１０２………軸制御部
１０３Ｘ……駆動手段
１０３Ｙ……駆動手段
１０４………加工プログラムメモリ
１０５………ギャップ長変更部
１０６………アーム長演算部（回転中心位置演算部）
１０７………姿勢制御部
１１０………データベース（メモリ手段）
ＰＲＯ１……加工プログラム
Ｗ……………ワーク
Claims (4)
- オフセットタイプの工具を駆動手段によって回転させると共に３軸方向に移動駆動させながらワークの加工を行う数値制御工作機械において、
前記駆動手段を駆動して前記工具とワークとの間の距離を変更するギャップ長変更部と、
前記工具とワークとの間の距離に基づき、工具姿勢変更のための回転中心位置を求める回転中心位置演算部と、
前記駆動手段を駆動して前記工具を前記回転中心位置の回りに回転させることに基づき前記工具の姿勢を変更する姿勢制御部と、を備え、
加工プログラム中でギャップ長変更指令がなされている場合には、前記ギャップ長変更部によって前記工具とワークとの間の距離を変更すると共に、前記回転中心位置演算部によって前記回転中心位置を求め、
加工プログラム中で姿勢変更指令がなされている場合には、前記姿勢制御部によって前記工具の姿勢を変更する、
ことを特徴とする数値制御工作機械。 - 前記工具とワークとの間の距離を検知する距離検知手段と、該距離検知手段の出力電圧と前記距離との関係を前記工具の姿勢との関連で記憶するメモリ手段と、を備え、かつ、
前記ギャップ長変更部は、前記距離検知手段と前記メモリ手段に記憶された前記距離検知手段の出力電圧と前記距離との関係とに基づき前記工具とワークとの距離を変更する、ことを特徴とする請求項１に記載の数値制御工作機械。 - 前記工具はレーザ光を出射するトーチであって、前記数値制御工作機械は、ワークのレーザ加工を行うレーザ加工機である、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の数値制御工作機械。
- 前記工具は、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚの３軸方向に移動駆動され、かつ、それら３軸の内のいずれか２軸の回りに回転される、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の数値制御工作機械。
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Cited By (2)
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