JP4664145B2 - 工作機械の加工座標自動計算装置および加工プログラム自動作成装置 - Google Patents

Description

本発明は、工作機械でワーク（工作物）に加工を行なう際の加工座標を自動的に計算する装置、および計算された加工座標値から加工プログラムを自動的に作成する装置に関するものである。

マシニングセンタ等のＮＣ（Numerical Control）工作機械においては、主軸に取り付けられた工具によりワークに対する種々の加工が行なわれる。そして、ワークの加工部位に所定の加工を施すには、ワークと主軸とを相対的に位置決めする必要があり、このためにワークの加工部位に対する加工座標値が設定される。そして、この加工座標値に従って、ワークを保持する冶具および主軸の動きをそれぞれ制御しながら、ワークに切削や穿孔等の加工を行なう。

工作機械で加工されるワークには多種のものがあるが、クランクシャフトもその一つである。クランクシャフトには、冷却用のオイルが流れる油穴が設けられるので、工作機械ではこの油穴を穿孔する加工が行なわれる。この場合、油穴は斜め方向に穿孔されることから、油穴の入口座標と出口座標とを結ぶ線が主軸の方向と一致するように、クランクシャフトを冶具により３次元的に位置決めする必要がある。この冶具は、クランクシャフトを任意の姿勢に保持することができる駆動機構を備えており、これによって斜め方向の油穴であっても容易に加工することができる。このようなクランクシャフト用の冶具については、例えば後掲の特許文献１に記載されている。

ところで、工作機械では熱の発生が不可避であることから、ベッドやコラム、主軸、冶具などのブロックが熱変形することに基因して、ワークの加工精度にある程度の誤差が生じるのは避けられない。このため、加工したワークを検査した結果、加工精度が基準レベルを満たしていないときは、加工座標値を設定しなおすことによって加工プログラム中のパラメータを修正し、加工誤差を是正する必要がある。

しかしながら、クランクシャフトのような複雑な形状をしたワークに複数の斜め穴を加工するような場合は、Ｘ，Ｙ，Ｚの３軸方向だけでなく、シャフトの軸回りの回転角や、シャフトの軸と直交する軸回りの回転角も考慮しなければならず、加工座標値を正確に算出するのが極めて困難である。このため、従来はほとんど作業者の感覚に頼って加工座標値の修正を行なっていた。しかし、これでは修正した座標値に基づいて加工を行なっても、依然として加工精度が基準レベルを満たさないことがあり、何回も座標値の修正と再加工を繰り返す結果となっていた。

一方、後掲の特許文献２、特許文献３には、ワークのデータに基づいて工作機械のＮＣプログラムを自動的に作成する自動プログラミングの技術が開示されている。特許文献２では、画面上でワークを回転させながら、座標入力が容易な位置で座標値を入力し、入力値に対して座標変換処理を行なうことで、オペレータの入力作業を容易にしている。特許文献３では、コンピュータの２次元画面上にワークの図形および加工情報を描き、得られた情報を用いてＮＣプログラムを自動的に作成するようにしている。

しかしながら、特許文献２に記載されている自動プログラミング方法では、座標入力を容易にするために画面上でワークを回転しなければならず、余分な操作が必要となる。また、ワークに施す加工が単純な場合はともかく、前述のクランクシャフトに油穴加工を施す場合のように、多軸座標系のもとで複雑な加工を行なう際には、画面上での操作が非常に煩雑となって作業が困難になる。一方、特許文献３に記載されている自動プログラミング方法では、画面上でワークを描く必要があるため、複雑な加工を行なう場合にはワーク描画に時間を要して、作業効率が低下する。

特開２００４−１４２０７６号公報 特開平１１−２１２６１６号公報 特開平１１−１０４９３５号公報

上述したように、従来は、ワークに対して複雑な加工を施す場合、ワークの加工精度を確保するための加工座標値の設定が極めて困難なことから、生産効率が著しく低下するという問題があった。

そこで、本発明の課題は、クランクシャフトに複雑な加工を施す場合でも、加工座標値を容易かつ正確に設定することが可能な工作機械の加工座標自動計算装置を提供することにある。本発明の他の課題は、得られた加工座標値に基づき、クランクシャフトの加工プログラムを容易に作成できる工作機械の加工プログラム自動作成装置を提供することにある。

本発明に係る加工座標自動計算装置は、表示手段、入力手段および演算手段を備えている。表示手段は、画面上に、中心軸であるＡ軸および中心軸と直交する軸であるＢ軸の各軸周りに回転可能なクランクシャフトの図面と、当該クランクシャフトのＸ，Ｙ，Ｚの各座標方向における寸法データが入力される入力欄と、加工したクランクシャフトの精度に基づいて設定される値であって、当該クランクシャフトの加工精度を調整するための調整値が入力される入力欄とを表示する。入力手段は、上記寸法データの入力欄に寸法データを入力するとともに、上記調整値の入力欄に調整値を入力するためのものである。調整値の入力欄は、各寸法データの入力欄のそれぞれと対応して設けられた複数の入力欄からなる。演算手段は、入力手段で入力された寸法データおよび調整値に基づいて、当該クランクシャフトの加工部位である複数の油穴の加工座標値を演算する。この場合、演算手段は、寸法データの入力欄に入力された寸法データを、当該寸法データの入力欄と対応する調整値の入力欄に入力された調整値により修正し、修正後の寸法データに基づいて、Ｘ，Ｙ，Ｚ座標、Ａ軸回りの回転座標、およびＢ軸回りの回転座標の５軸座標について、５軸の全ての座標値が１つの調整値により変更されるように、クランクシャフトの各油穴の加工座標値を演算する。

このようにしたことで、クランクシャフトの寸法データと、調整値とに基づいて加工座標値が自動的に演算されるので、クランクシャフトに複雑な油穴加工を施す場合でも、画面上で寸法データおよび調整値を入力するだけで、油穴の５軸座標についての加工座標値が得られる。しかも、演算された加工座標値は正確なものであるため、この座標値を用いて精度の良いワーク加工を行なうことができる。また、座標値の設定にあたって何回も試行錯誤を繰り返す必要がなく、生産効率が大幅に向上する。また、寸法データを再入力しなくても調整値を入力するだけで、当該調整値を反映した加工座標値を得ることができる。

本発明では、演算手段によって演算された加工座標値を、表示手段に表示するようにしてもよい。これによると、例えば加工プログラムがマクロプログラムである場合に、当該プログラムのマクロ変数に表示された加工座標値を代入することで、加工プログラムを容易に作成したり修正したりすることができる。

また、本発明では、寸法データの入力欄に入力された寸法データと、調整値の入力欄に入力された調整値とに基づいて、クランクシャフトの図面上に寸法を表示するようにしてもよい。これによれば、それぞれの入力欄に値を入力すると、寸法が自動的に図面上にも表示されるので、寸法が入った図面をみることで寸法入力の間違いを容易に発見することができる。

また、本発明では、調整値の入力欄に所定範囲を超える調整値が入力された場合は、警告メッセージを表示するのが好ましい。

また、本発明では、演算された加工座標値が前回の演算値から変更されている場合に、当該変更のあった加工座標値の表示態様を通常の表示態様と異ならせてもよい。これによると、どの加工座標値に変更があったのかを一目瞭然に知ることができる。

また、本発明の場合、演算手段は、複数の油穴のそれぞれについて、油穴の入口座標と出口座標とを含む加工座標値を演算する。これにより、油穴の入口と出口の正確な座標値が得られ、各油穴の加工精度を高めることができる。

次に、本発明に係る加工プログラム自動作成装置は、上述した加工座標自動計算装置によって演算された加工座標値に基づき、クランクシャフトの加工プログラムを自動的に作成するものである。これによると、画面上で寸法データおよび調整値を入力するだけで、油穴の５軸座標についての加工座標値が演算され、得られた加工座標値から加工プログラムが自動的に作成されるので、オペレータの負担が大幅に軽減され、プログラム作成に費やす時間を短縮して生産効率を向上することができる。

本発明によれば、クランクシャフトに複雑な加工を施す場合でも、クランクシャフトの寸法データおよび調整値を入力するだけで正確な加工座標値が得られるので、座標値の設定に費やされていた期間と工数を短縮して、生産効率を大幅に向上することができる。

また、演算で得られた加工座標値から加工プログラムを自動的に作成することで、オペレータの負担を大幅に軽減してプログラム作成時間を短縮し、生産効率の向上を図ることができる。

図１は、本発明を適用した工作機械の制御システムを表すブロック図である。図１において、１００はＮＣ（Numerical Control）制御ブロックを示しており、以下の構成を備えている。１は制御手段としてのＣＰＵであって、ＮＣ制御ブロック１００の動作を統括的に制御する。２はＣＰＵ１が実行するプログラムや制御パラメータ等が格納されたＲＯＭ、３はデータを一時的に記憶するＲＡＭである。４は操作盤であって、ＣＲＴ（陰極線管）５と、このＣＲＴ５を制御するＣＲＴ制御回路６と、操作部７とを備えている。操作部７には、選択キー８とキーボード９とが含まれている。５ａはＣＲＴ５の画面上に表示されるソフトウェアキー（以下「ソフトキー」という。）である。１０は工作機械を制御するための信号を入出力する入出力ポート（Ｉ／Ｏ）、１１は異常があった場合に警報を出力する警報部、１２は本発明による加工座標自動計算用のプログラム（以下「加工座標計算ソフト」という。）が格納された不揮発性メモリ、１３は管理室に設置されたパーソナルコンピュータ（以下「パソコン」という。）３００を接続するためのインターフェイスである。不揮発性メモリ１２には、ワーク加工用の加工プログラム（ＮＣプログラム）も格納されている。

２００は工作機械（ここではマシニングセンタ）の本機であって、上述した入出力ポート１０へ接続されている。工作機械２００とＮＣ制御ブロック１００とは、入出力ポート１０を介して信号やデータの授受を行うようになっている。１４はワークを保持する冶具を駆動するための冶具駆動部であって、入出力ポート１０へ接続されている。この冶具駆動部１４以外にも、ワーク搬送用のローダを駆動するためのローダ駆動部や、工作機械の前部に設けられた自動扉を開閉するための自動扉駆動部などが入出力ポート１０へ接続されるが、本発明とは直接関係がないので、図１では図示を省略してある。

以上において、ＣＰＵ１は本発明における演算手段を構成し、ＣＲＴ５およびＣＲＴ制御回路６は本発明における表示手段を構成し、キーボード９は本発明における入力手段を構成している。そして、これらの各ブロックと、不揮発性メモリ１２に格納されている加工座標計算ソフトとによって、本発明の加工座標自動計算装置が構成される。

図２は、操作盤４の正面図を示している。操作盤４は、図１でも示したＣＲＴ５および操作部７を備えており、さらに上部に表示ランプ９０を備えている。表示ランプ９０の一部には、警報用ランプ９０ａが備わっている。この警報用ランプ９０ａは、図１の警報部１１の一部を構成している。また、操作部７には、図１に示した選択キー８とキーボード９のほか、操作モード切替スイッチ７ａ、送り速度調整スイッチ７ｂ、電源スイッチ７ｃ、手動操作スイッチ７ｄ、非常停止スイッチ７ｅ、原点復帰スイッチ７ｆ、メモリ書込みスイッチ７ｇなどの各種のスイッチが設けられている。

図３は、操作部７におけるキーボード９のキー配置を示した図である。キーボード９には、テンキー９ａ、カスタムキー９ｂ、カーソルキー９ｃ、ページ送りキー９ｄ，９ｅが含まれている。また、これら以外にも各種のキーが設けられているが、本発明とは直接関係がないため説明は省略する。

図４Ａおよび図４Ｂは、クランクシャフトの油穴加工用の冶具を装備した工作機械の例であって、図４Ａは左側面図、図４Ｂは上面図を示している。２０はベッドであって、この上にはコラム２１、冶具２２、制御盤２３などが設けられている。２５は冶具２２に保持されたクランクシャフトである。コラム２１には、ＸＹＺスライドユニット８０が設けられている。このユニット８０は、Ｙ方向に移動自在なＹ方向スライド８１と、Ｘ方向に移動自在なＸ方向スライド８２と、Ｚ方向に移動自在なＺ方向スライド８３とからなる。ＸＹＺスライドユニット８０には回転自在な主軸２６が装備されており、この主軸２６には刃具ホルダ２８を介して穴加工用の刃具２７が取り付けられている。図２で示した操作盤４は、コラム２１の側方か、もしくは制御盤２３に設置される。

冶具２２はクランクシャフト専用の冶具であって、基台２２ａ、水平回転台２２ｂ、中間台２２ｃ、ワーク駆動台２２ｄおよびセンタ押し台２２ｅを備えている。水平回転台２２ｂは図示しないサーボモータにより、図４ＡのＹ軸方向の回転軸回りに回転する。中間台２２ｃは矩形状をしていて、その上面の一端側にワーク駆動台２２ｄが固定されているとともに、他端側にセンタ押し台２２ｅが固定されている。ワーク駆動台２２ｄは、Ｘ軸方向の回転軸回りに回転可能なチャック２２ｆを備えており、このチャック２２ｆは、クランクシャフト２５の一端の回転中心を支持するセンタ２２ｇを有している。センタ押し台２２ｅは、Ｘ軸方向駆動装置２２ｈと、このＸ軸方向駆動装置２２ｈによりＸ軸方向へ移動自在であって、クランクシャフト２５の他端の回転中心を支持するセンタ２２ｉとを有している。

クランクシャフト２５は、手動または自動搬送装置によって、ワーク駆動台２２ｄ側のセンタ２２ｇと、センタ押し台２２ｅ側のセンタ２２ｉとの間にローディングされる。そして、予め設定された加工座標値に基づき、水平回転台２２ｂやチャック２２ｆの回転によって、クランクシャフト２５が冶具２２上で所定の姿勢に保持されるとともに、ＸＹＺスライドユニット８０により主軸２６が所定方向へ移動し、主軸２６の先端部に取り付けられた刃具２７の回転により、クランクシャフト２５に対して油穴加工が行なわれる。

次に、本発明による加工座標の自動計算について説明する。加工座標を設定する場合は、まず操作盤４を操作して、ＣＲＴ５に図５のようなカスタム画面を表示する。このカスタム画面は、操作部７のキーボード９（図３）においてカスタムキー９ｂを押すことにより表示される。この画面には種々のメニューが表示され、カーソル５０でメニューを選択するようになっている。カーソル５０は、図３に示したカーソルキー９ｃの操作によって上下左右に移動可能となっている。また、カスタム画面の下部には、選択キー５１を含むキー列が表示されている。これらのキー列は、図１のソフトキー５ａを構成している。図２に示した選択キー８のうち、両端を除く５個の選択キーは上記キー列の各キーに対応しており、例えば、図２で右から２番目の選択キー８を押すと、図５の選択キー５１が操作されたことになる（図６以降の画面においても同様）。

上記のカスタム画面において、カーソル５０で「自動プロ」を選択し、選択キー５１を操作すると、不揮発性メモリ１２に格納されている前述の加工座標計算ソフトが起動され、ＣＲＴ５の画面は、図６に示すクランク油穴加工機自動プログラミング画面（以下「自動プロ画面」という。）に切り替わる。この画面には、ワーク（クランクシャフト）のメニューが複数表示されており、この中から加工しようとするワークをカーソル６０で指定し、呼出キー６１を操作する。すると、カーソル６０で指定したワークが選択され、ＣＲＴ５の画面は、図７に示す加工座標自動計算画面に切り替わる。この画面は、図６の画面で選択されたワーク（ここでは四気筒−１のクランクシャフト）について、ワーク各部の寸法を入力して加工部位である油穴の加工座標値を求めるための画面である。

図７において、加工座標自動計算画面の上半分には、選択されたワークの図面（以下「ワーク図」という。）ｗが表示されている。このワーク図ｗは、図６に示される各ワークごとに予め用意されており、ＣＡＤ等で作成した図面を貼り付けたものである。右側はクランクシャフト３０の正面図、左側はクランクシャフト３０の左側面図である。これらは、ワークの加工位置での図を表している。クランクシャフト３０における３１は油穴を表しており、油穴３１の数は合計４つとなっている。３２は油穴３１の出口、３３は油穴３１の入口である。また、クランクシャフト３０におけるＰ１〜Ｐ５はジャーナルを表しており、Ｍ１〜Ｍ４はピンを表している。太矢印のＸ，Ｙ，Ｚ，Ａ，Ｂはワークに対する加工座標を表しており、Ｘ，Ｙ，Ｚは図４Ａおよび図４ＢのＸ，Ｙ，Ｚと対応する３軸座標、Ａはクランクシャフト３０の中心軸（Ａ軸）回りの回転座標、Ｂは中心軸と直交する軸（Ｂ軸）回りの回転座標である。図４Ａ、図４Ｂの工作機械でクランクシャフト２５に油穴加工を行う際には、Ｘ，Ｙ，Ｚ座標により主軸２６が位置決めされ、Ａ，Ｂ座標によりクランクシャフト２５が位置決めされる。このため、Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ａ，Ｂの各方向に対して、後述する加工座標値が計算される。

ワーク図ｗには、Ｌ１〜Ｌ１２の寸法表示欄が設けられており、また、Ｘ方向芯出し寸法の入力欄ａと、Ｚ方向芯出し寸法の入力欄ｂとが設けられている。Ｘ方向芯出し寸法は、Ｂ軸中心（図では「Ｂ軸ＣＥＮＴＥＲ」と表示）から、クランクシャフト３０の長手方向基準点（図では「Ｊ」と表示）までの距離であり、Ｚ方向芯出し寸法は、Ｂ軸中心からクランクシャフト３０の中心までの距離である。Ｂ軸中心は、工作機械の基準点となる位置であって、その座標はワーク座標系のＸ，Ｙ，Ｚ座標としてあらかじめ設定されている。

加工座標自動計算画面の下半分には、ワークのＸ，Ｙ，Ｚの各座標方向における基本寸法を入力する基本寸法入力欄ｃと、ワークの加工精度を調整するための設定値である調整値を入力する調整値入力欄ｄと、ピン径・ジャーナル径・ピン／ジャーナル間ピッチを入力する入力欄ｅとが設けられており、これに加えて、計算された加工座標値が表示される座標表示欄ｆが設けられている。入力欄ａ〜ｅには、図３のテンキー９ａを用いて数値を入力する。６２は数値入力欄を指定するためのカーソルであって、図３のカーソルキー９ｃを操作することにより上下左右に移動する。座標表示欄ｆの下方には、計算キー６３を含むキー列が表示されている。計算キー６３は、加工座標の自動計算を実行する際に選択キー８（図２）により操作される。

基本寸法入力欄ｃは複数の入力欄からなり、各入力欄には、ワーク図ｗのＬ１〜Ｌ１０の寸法をテンキー９ａで入力する。基本寸法入力欄ｃにＬ１〜Ｌ１０の寸法を入力すると、ワーク図ｗにおけるＬ１〜Ｌ１２の寸法表示欄に、入力した数値が自動的に表示される。なお、このワーク図ｗのクランクシャフト３０の場合、Ｌ１１およびＬ１２の寸法はＬ１〜Ｌ１０の寸法から自動的に算出できるので、基本寸法入力欄ｃではＬ１１，Ｌ１２の値を入力する必要はない。

調整値入力欄ｄは、基本寸法入力欄ｃのそれぞれと対応して設けられた複数の入力欄からなり、各入力欄には、Ｌ１〜Ｌ１０の寸法に対応して、加工精度を調整するための調整値をテンキー９ａで入力する。但し、ワークの初回加工時には、調整値の入力は行なわず、Ｌ１〜Ｌ１０のすべてについて０としておく。調整値のデフォルト値は０となっている。調整値は、加工したワークの検査成績表などをもとにして、±５．０の範囲で設定される。

入力欄ｅには、ピンＭ１〜Ｍ４のピン径、ジャーナルＰ１〜Ｐ５のジャーナル径、およびピンとジャーナル間のピッチをテンキー９ａで入力する。

座標表示欄ｆには、各油穴ごとに前述したＸ，Ｙ，Ｚ，Ａ，Ｂの各方向の加工座標値が表示される。Ｍ１〜Ｍ４は、それぞれピンＭ１〜Ｍ４に形成される油穴に対応している。Ｚ１は油穴の入口座標（ピン径と油穴中心の交点座標）、Ｚ２は油穴の出口座標（ジャーナル径と油穴中心の交点座標）を表している。なお、図７では計算キー６３がまだ操作されていないため、座標表示欄ｆに加工座標値は表示されておらず、すべて０となっている。

以上のような加工座標自動計算画面で加工座標を求めるには、各入力欄ａ〜ｅに所定の寸法をそれぞれ入力し、入力が終われば計算キー６３を操作する。この操作は、前述のように選択キー８により行なう。すると、入力されたデータに基づき所定の演算が行なわれて、４つの油穴のそれぞれにつき加工座標値が算出され、図８に示すように、算出された加工座標値Ｘ，Ｙ，Ｚ１，Ｚ２，Ａ，Ｂが座標表示欄ｆに表示される。加工プログラムがマクロプログラムの場合は、マクロ変数に加工座標値を入力してプログラムを作成するので、座標表示欄ｆに表示された加工座標値Ｘ，Ｙ，Ｚ１，Ｚ２，Ａ，Ｂに基づいて加工プログラムを容易に作成することができる。座標表示欄ｆには、それぞれの座標値Ｘ，Ｙ，Ｚ１，Ｚ２，Ａ，Ｂと対応させてマクロ変数を表示してもよい。

図９は、調整値入力欄ｄに調整値を入力した例を示している。調整値を入力すると、ワーク図ｗのＬ１〜Ｌ１０の寸法表示欄には、基本寸法入力欄ｃの寸法に調整値入力欄ｄの調整値を加算した値が自動的に表示される。図９の例では、調整値入力欄ｄで入力したＬ１の調整値「５」と、基本寸法入力欄ｃで入力したＬ１の寸法「５４．１６」との合計値「５９．１６」が、ワーク図ｗのＬ１の寸法表示欄に表示されている。

図１０は、調整値入力欄ｄに±５．０の範囲を超える調整値を入力した場合に、画面上に表示される警告メッセージ７０の例を示している。ここでは、調整値入力欄ｄに寸法Ｌ１の調整値として「１０」が入力されており、このような場合には、適正な調整値の入力を促すために警告メッセージ７０が表示される。このとき、加工座標値の計算は実行されない。

加工したワークを検査した結果、加工精度が悪くて基準を満たしていない場合は、上記のような調整値を入力して加工座標値の修正を行なう。調整値を入力した後、計算キー６３を操作すると、基本寸法に調整値を加えた値、すなわち基本寸法入力欄ｃに入力された寸法データを、対応する調整値入力欄ｄに入力された調整値により修正した後の寸法データに基づき、Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ａ，Ｂの５軸座標について、加工座標値が自動的に計算され、あらたな加工座標値が座標表示欄ｆに表示される。図１１はこの場合の例を示しており、ここでは寸法Ｌ１の調整値として「３」が入力されて座標演算が行なわれた結果、座標表示欄ｆにおいてＭ１とＭ４の各座標値Ｘ，Ｙ，Ｚ１，Ｚ２，Ａ，Ｂが変更されている。ここで、座標値の欄の背景色は、通常は例えば青色であるが、加工座標値が前回の値から変更されると、変更された座標値の欄の背景色は黄色に変わる。これによって、どの加工座標値が変更されたのかを容易に確認することができる。なお、ここでは変更のあった座標値の背景色を変えるようにしたが、変更のあった座標値の数字の色を変えるなどの方法を採用してもよい。

図１２Ａ，図１２Ｂは、本発明の加工座標自動計算装置を用いてワーク加工を行なう場合の一連の手順を示したフローチャートである。ステップＳ１１では、操作盤４のＣＲＴ５に表示されたカスタム画面（図５）において「自動プロ」を選択し、図６の自動プロ画面を表示する。続くステップＳ１２では、この画面に表示されたワークから所定のワークを選択し、当該ワークのワーク図を呼び出す。これにより、図７の加工座標自動計算画面が表示される。次に、ステップＳ１３で基本寸法入力欄ｃに基本寸法を入力し、ステップＳ１４でＸ方向芯出し寸法を入力欄ａに入力し、ステップＳ１５でＺ方向芯出し寸法を入力欄ｂに入力する。さらに、ステップＳ１６〜Ｓ１８でピン径、ジャーナル径およびピッチを入力する。ここまでで、ワークの寸法データの入力が完了する。なお、ステップＳ１３〜Ｓ１８までの入力順序は上記に限定されるものではなく、順不同であるので、適宜入れ替わってもよい。

次に、ステップＳ１９において、調整値入力欄ｄに調整値を入力する。但し、先にも述べたように、初回加工時には調整値の入力は省略される。調整値を入力した後、ステップＳ２０で計算キー６３が操作されると、続くステップＳ２１において、各入力欄に適正な入力がされたか否かがＣＰＵ１（図１）により判定される。入力欄に数字以外の文字等が入力されている場合は、ステップＳ２１の判定はＮＯとなり、ステップＳ２３へ移行して警報表示を行なう（図示は省略）。入力欄に数字以外の文字等が入力されていない場合は、ステップＳ２１の判定はＹＥＳとなり、続くステップＳ２２において、調整値が±５．０以内か否かを判定する。調整値が±５．０以内でなければ、ステップＳ２２の判定はＮＯとなり、ステップＳ２４へ移行して、図１０に示したような警報表示を行なう。なお、ステップＳ２３での警報も、図１０と同様の態様で表示される。調整値が±５．０以内であれば、ステップＳ２２の判定はＹＥＳとなり、図１２ＢのステップＳ２５へ移行する。

ステップＳ２５において、ＣＰＵ１は、加工座標計算ソフトのプログラムに従って、入力された寸法データに対して所定の演算処理を実行する。そして、その演算結果から、ステップＳ２６でそれぞれの油穴の加工座標値が決定される。次に、ステップＳ２７へ進んで、決定した加工座標値が前回の値から変更されているか否かを判定する。加工座標値に変更があった場合は、ステップＳ２７の判定はＹＥＳとなり、ステップＳ２８へ移行して、図１１で説明したように、変更箇所の背景色を黄色にする。加工座標値に変更がなければ、ステップＳ２７の判定はＮＯとなり、ステップＳ２９へ移行する。ステップＳ２９では、ステップＳ２６で決定した各油穴の加工座標値が、図８で示したように座標表示欄ｆに表示される。

次に、ステップＳ３０では、座標表示欄ｆに表示された加工座標値Ｘ，Ｙ，Ｚ１，Ｚ２，Ａ，Ｂに基づいて、ワークを加工するための加工プログラム（ＮＣプログラム）が作成される。すでに述べたように、加工プログラムがマクロプログラムの場合は、表示された各油穴の加工座標値Ｘ，Ｙ，Ｚ１，Ｚ２，Ａ，Ｂの数値をマクロ変数に代入することで、プログラムが作成される。この作業はオペレータによって行なわれる。なお、ＮＣ制御ブロック１００に加工プログラム自動作成装置としての機能を持たせ、ステップＳ２６で決定した加工座標値に基づき、ワークの加工プログラムを自動的に作成することも可能である。この場合は、ＣＰＵ１が、演算で得られた加工座標値を加工プログラム中の変数に設定することで、プログラムが自動的に作成される。これにより、オペレータの負担を大幅に軽減してプログラム作成時間を短縮し、生産効率の向上を図ることができる。

ステップＳ３１では、作成された加工プログラムに従って、工作機械においてワーク（クランクシャフト）に対する油穴加工が行なわれる。そして、加工が終了すると、ステップＳ３２でサイクルタイムに変更があったかどうかを判定する。サイクルタイムは、加工が開始されてからすべての油穴についての加工が終了するまでの時間であり、ワークごとにタイマーによって計測される。サイクルタイムに変更があった場合は、ステップＳ３２の判定はＹＥＳとなり、ステップＳ３３へ移行して、ＣＲＴ５の画面上にサイクルタイムの増減時間を追記表示する（図示省略）。サイクルタイムに変更がない場合は、ステップＳ３２の判定はＮＯとなり、ステップＳ３４へ移行して、今回のサイクルタイムをＣＲＴ５の画面上に表示する（図示省略）。以上で、工作機械におけるワーク加工は終了する。

その後は、ステップＳ３５へ移行し、加工したワークに対する精度測定が行なわれる。この測定は、検査室などにおいて係員により測定冶具を用いて行なわれる。そして、ワークの加工精度が基準を満たしているか否かがステップＳ３６で判定される。この判定も係員により行なわれる。その結果、加工精度が基準を満たしている場合は、ステップＳ３６の判定はＹＥＳとなり、一連の作業は終了する。また、加工精度が基準を満たしていない場合は、ステップＳ３６の判定はＮＯとなり、図１２ＡのステップＳ１９へ戻ってあらたな調整値を入力し、以後のステップＳ２０〜Ｓ３６を上記と同様に実行する。

なお、同一のワークについては、初回加工時にステップＳ１３〜Ｓ１８でデータ入力を行えば、これらのデータに基づいて得られた加工座標値や加工プログラムが不揮発性メモリ１２に保存されるので、２回目以降は、ステップＳ３１のワーク加工から作業を行えばよく、加工精度が低下した場合のみ、ステップＳ１９の調整値入力から作業を行えばよい。

このようにして、上記実施形態においては、ワークの寸法データおよび調整値に基づいて各油穴の加工座標値Ｘ，Ｙ，Ｚ１，Ｚ２，Ａ，Ｂが自動的に演算されるので、クランクシャフトに複雑な油穴加工を施す場合でも、画面上で寸法データおよび調整値を入力するだけで、油穴の入口座標Ｚ１と出口座標Ｚ２とを含む各油穴の加工座標値が得られる。しかも、演算された加工座標値は正確なものであるため、この座標値を用いて主軸２６のＸ，Ｙ，Ｚ方向の動きを制御するとともに、冶具２２によるワークのＡ，Ｂ方向の動きを制御することにより、精度の良い穴加工を行なうことができる。また、座標値の設定にあたって何回も試行錯誤を繰り返す必要がなく、生産効率が大幅に向上する。

また、演算された加工座標値Ｘ，Ｙ，Ｚ１，Ｚ２，Ａ，Ｂが画面上で座標表示欄ｆに表示されるので、加工プログラムがマクロプログラムである場合に、表示された加工座標値をマクロ変数に代入することによって、加工プログラムを容易に作成することができ、プログラムの修正も容易に行なうことができる。

また、基本寸法入力欄ｃに寸法を入力すると、その寸法が自動的にワーク図ｗ上にも表示されるので、寸法が入ったワーク図をみることで寸法入力の間違いを容易に発見することができる。

さらに、上記実施形態では調整値入力欄ｄを設け、ここに入力された調整値と寸法データに基づいて加工座標値を演算するようにしているので、加工座標値の修正が必要な場合でも、寸法データを再入力する必要はなく、調整値を入力するだけで修正された加工座標値を得ることができる。

本発明では、上述した以外にも種々の実施形態を採用することができる。例えば、上記実施形態では、操作盤４のＣＲＴ５において加工座標自動計算画面を表示し、各種のデータを入力するようにしたが、パソコン３００（図１）において加工座標自動計算画面を表示し、各種のデータを入力するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、表示手段をＣＲＴ５で構成しているが、表示手段はタッチパネルで構成してもよい。この場合は、タッチパネルの画面で直接キー操作ができるので、図２の選択キー８は不要となる。また、表示手段としてはＣＲＴに代えてＬＣＤ（液晶ディスプレイ）を採用してもよい。

また、上記実施形態では、Ｘ，Ｙ，Ｚ座標により主軸を位置決めし、Ａ，Ｂ座標によりワークを位置決めする場合を例に挙げたが、本発明はこれに限らず、例えば、ワークがＸ，Ｙ，Ｚ座標およびＡ，Ｂ座標により位置決めされる場合や、主軸がＺ座標のみで位置決めされ、ワークがＸ，Ｙ座標とＡ，Ｂ座標により位置決めされる場合など、工作機械に応じた各種の位置決めパターンに適用することができる。

さらに、上記実施形態においては、工作機械としてマシニングセンタを例に挙げたが、本発明はマシニングセンタ以外の旋盤のような工作機械にも適用することができる。

工作機械の制御システムを表すブロック図である。 操作盤の正面図である。 操作部におけるキーボードのキー配置を示した図である。 クランクシャフト用冶具を装備した工作機械の左側面図である。 同工作機械の上面図である。 カスタム画面を示す図である。 自動プログラミング画面を示す図である。 加工座標自動計算画面を示す図である。 加工座標自動計算画面を示す図である。 加工座標自動計算画面を示す図である。 加工座標自動計算画面を示す図である。 加工座標自動計算画面を示す図である。 ワーク加工の一連の手順を示したフローチャートである。 図１２Ａの続きのフローチャートである。

１ ＣＰＵ
４ 操作盤
５ ＣＲＴ
６ ＣＲＴ制御回路
７ 操作部
９ キーボード
１４ 冶具駆動部
２２ 冶具
２５ クランクシャフト
３１ 油穴
６３ 計算キー
７０ 警告メッセージ
１００ ＮＣ制御ブロック
２００ 工作機械
ａ Ｘ方向芯出し寸法の入力欄
ｂ Ｚ方向芯出し寸法の入力欄
ｃ 基本寸法入力欄
ｄ 調整値入力欄
ｅ ピン径等の入力欄
ｆ 座標表示欄
ｗ ワーク図

Claims (7)

1. 画面上に、中心軸であるＡ軸および中心軸と直交する軸であるＢ軸の各軸周りに回転可能なクランクシャフトの図面と、当該クランクシャフトのＸ，Ｙ，Ｚの各座標方向における寸法データが入力される入力欄と、加工したクランクシャフトの精度に基づいて設定される値であって、当該クランクシャフトの加工精度を調整するための調整値が入力される入力欄とを表示する表示手段、
   前記寸法データの入力欄に寸法データを入力するとともに、前記調整値の入力欄に調整値を入力するための入力手段、
   前記入力手段で入力された寸法データおよび調整値に基づいて、当該クランクシャフトの加工部位である複数の油穴の加工座標値を演算する演算手段、を備え、
   前記調整値の入力欄は、各寸法データの入力欄のそれぞれと対応して設けられた複数の入力欄からなり、
   前記演算手段は、寸法データの入力欄に入力された寸法データを、当該寸法データの入力欄と対応する調整値の入力欄に入力された調整値により修正し、修正後の寸法データに基づいて、Ｘ，Ｙ，Ｚ座標、Ａ軸回りの回転座標、およびＢ軸回りの回転座標の５軸座標について、５軸の全ての座標値が１つの調整値により変更されるように、クランクシャフトの各油穴の加工座標値を演算することを特徴とする工作機械の加工座標自動計算装置。
2. 請求項１に記載の加工座標自動計算装置において、
   前記演算手段によって演算された加工座標値を、前記表示手段に表示することを特徴とする工作機械の加工座標自動計算装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の加工座標自動計算装置において、
   前記表示手段は、前記寸法データの入力欄に入力された寸法データと、前記調整値の入力欄に入力された調整値とに基づいて、前記クランクシャフトの図面上に寸法を表示することを特徴とする工作機械の加工座標自動計算装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の加工座標自動計算装置において、
   前記表示手段は、前記調整値の入力欄に所定範囲を超える調整値が入力された場合に、警告メッセージを表示することを特徴とする工作機械の加工座標自動計算装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の加工座標自動計算装置において、
   前記演算手段によって演算された加工座標値が前回の演算値から変更されている場合に、当該変更のあった加工座標値の表示態様を通常の表示態様と異ならせることを特徴とする工作機械の加工座標自動計算装置。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の加工座標自動計算装置において、
   前記演算手段は、前記複数の油穴のそれぞれについて、油穴の入口座標と出口座標とを含む加工座標値を演算することを特徴とする工作機械の加工座標自動計算装置。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の加工座標自動計算装置によって演算された加工座標値に基づき、クランクシャフトの加工プログラムを自動的に作成することを特徴とする工作機械の加工プログラム自動作成装置。

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