JP5855882B2

JP5855882B2 - Ｎｃ工作機械における加工方法

Info

Publication number: JP5855882B2
Application number: JP2011203872A
Authority: JP
Inventors: 竜一郎松山; 和夫岡本
Original assignee: 株式会社メクトロン
Priority date: 2011-09-17
Filing date: 2011-09-17
Publication date: 2016-02-09
Anticipated expiration: 2031-09-17
Also published as: JP2013065217A

Description

本発明は、ＮＣ（Numerical control:数値制御）工作機械における加工方法に関するものである。

ＮＣ工作機械では、複数のワーク座標系が設定されており、指定されたワーク座標系に基づいて工作機械本体でワークに加工動作を行わせる。ここで、ワーク座標系は、所定の数のワーク座標系、例えば、６つのワーク座標系が標準ワーク座標系として装備されており、Ｇ５４〜Ｇ５９等の指令コードによって指定される。しかしながら、テーブル上に配置された複数のワークを加工する際、６つのワーク座標系では、対応することができないことがある。このような場合、加工プログラムを変更する方法が採用されることが多いが、この場合、加工プログラムを大幅に変更する必要があるため、プログラム作成者に過大な負荷がかかるとともに、入力ミスが発生しやすい。

一方、ワーク毎のオフセットを記憶しておき、かかるオフセットに基づいてワーク座標系の切り換えを行う方法が提案されている（特許文献１参照）。

特開平５−６２０９号公報

しかしながら、ワーク毎のオフセットに基づいてワーク座標系の切り換えを行う場合でも、加工プログラムを基本的に変更する必要があるため、多大な手間がかかるという問題点がある。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、多大な手間をかけずに、任意のワーク座標系に基づいて加工を行うことができるＮＣ工作機械における加工方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、複数の標準ワーク座標系のうち、指定された標準ワーク座標系に基づいて工作機械本体でワークに加工動作を行わせるＮＣ工作機械における加工方法であって、複数個所で同一の加工を行う際には、前記標準ワーク座標系とは別に、前記複数個所に各々対応する複数の拡張ワーク座標系を作製しておき、前記複数の拡張ワーク座標系から、前記複数個所のうち、今回加工する個所に対応する拡張ワーク座標系を選択する拡張ワーク座標系指定工程と、前記拡張ワーク座標系指定工程で選択された前記拡張ワーク座標系を前記複数の標準ワーク座標系のいずれかに書き込んで置換するワーク座標系書込工程と、前記複数の標準ワーク座標系のうち、前記ワーク座標系書込工程で前記拡張ワーク座標系が書き込まれた標準ワーク座標系に基づいて前記工作機械本体で前記ワークに加工を行わせる加工工程と、を行い、前記複数個所のうち、別の個所で加工を行う際には、前記拡張ワーク座標系指定工程で前記複数の拡張ワーク座標系から前記別の個所に対応する拡張ワーク座標系を選択する一方、前記ワーク座標系書込工程で前記拡張ワーク座標系が書き込まれる前記標準ワーク座標系については同一にして、前記加工工程において前記別の個所で加工を行うことを特徴とする。

本発明では、予め、標準ワーク座標系とは別に複数の拡張ワーク座標系を作製しておき、拡張ワーク座標系指定工程において複数の拡張ワーク座標系のうちのいずれかの拡張ワーク座標系が指定されると、ワーク座標系書込工程では、指定された拡張ワーク座標系が複数の標準ワーク座標系のいずれかに書き込まれる。そして、加工工程では、ワーク座標系書込工程で拡張ワーク座標系が書き込まれた標準ワーク座標系に基づいて工作機械本体でワークに加工を行わせる。このため、複数の拡張ワーク座標系の追加と、拡張ワーク座標系指定工程およびワーク座標系書込工程の追加とを行うだけで、拡張ワーク座標系に基づく加工を行うことができる。従って、加工プログラムを大幅に変更する必要がないので、多大な手間をかけずに、任意のワーク座標系に基づいて加工を行うことができる。それ故、拡張ワーク座標系指定工程で指定する拡張ワーク座標系を変更する一方、ワーク座標系書込工程で拡張ワーク座標系が書き込まれる標準ワーク座標系については同一にして、拡張ワーク座標系指定工程、ワーク座標系書込工程、および加工工程をこの順に複数回、繰り返し行えば、同一の加工を複数個所で行うことができる。

本発明において、前記複数個所は、同一の加工が行われる複数のワークが各々配置された個所である構成を採用することができる。

本発明において、前記拡張ワーク座標系指定工程および前記加工工程をメインプログラムに従って行い、前記ワーク座標系書込工程をマクロプログラムに従って行うことが好ましい。かかる構成によれば、メインプログラムについては大幅な変更を行わなくても、任意のワーク座標系に基づいて加工を容易に行うことができる。

本発明では、複数の拡張ワーク座標系の追加と、拡張ワーク座標系指定工程およびワーク座標系書込工程を行うだけで、拡張ワーク座標系に基づく加工を行うことができる。従って、加工プログラムを大幅に変更する必要がないので、多大な手間をかけずに、任意のワーク座標系に基づいて加工を行うことができる。

本発明に係るＮＣ工作機械のハードウエアを示すブロック図である。本発明に係るＮＣ工作機械に設定されているワーク座標系の説明図である。本発明に係るＮＣ工作機械の工作機械本体側の動作内容を示す説明図である。本発明に係るＮＣ工作機械において、標準ワーク座標系を用いて加工する際のＮＣ装置での動作内容を示す説明図である。本発明に係るＮＣ工作機械において、拡張ワーク座標系を用いて加工する際のＮＣ装置での動作内容を示す説明図である。

図面を参照して、本発明に係るＮＣ装置、ＮＣ工作機械、およびＮＣ工作機械での加工方法を説明する。

（ＮＣ工作機械のハードウエア）
図１は、本発明に係るＮＣ工作機械のハードウエアを示すブロック図である。図１に示すＮＣ工作機械１００は、ＮＣ装置１０と工作機械本体８０とを有しており、工作機械本体８０は、例えば、ワークを保持するテーブル、テーブルに保持されたワークを加工するドリル等のツール、およびそれらを駆動するサーボモータ等を備えている。また、工作機械本体８０は、ワークを保持するスピンドル、ツールを保持したタレット、およびそれらを駆動するサーボモータ等を有する場合もある。

ＮＣ装置１０はプロセッサ１１を有しており、プロセッサ１１は、ＲＯＭ１２に格納されたシステムプログラムに従って、ＮＣ装置１０全体を制御する。ＲＯＭ１２には、例えばＥＰＲＯＭ等を用いることができ、ＲＡＭ１３には、ＳＲＡＭ等を用いることができ、これらの記憶部には各種のデータが格納される。不揮発性メモリ１５は、メインの加工プログラム１５ａ（メインプログラム）や各種パラメータ等が記憶されている。加工プログラム１５ａは、各種加工に対応する複数のプログラムを含んでおり、複数のプログラムのうち、指定されたプログラムが実行される。

プログラマブル・マシン・コントローラ１４（ＰＭＣ）は、各種機能の指令を受けて、シーケンスプログラム１４ａによってこの指定を解読処理し、工作機械本体８０を制御する出力信号を出力する。また、プログラマブル・マシン・コントローラ１４は、工作機械本体８０側から、例えばリミットスイッチの信号等を受けて、シーケンスプログラム１４ａで処理し、工作機械本体８０側を制御する。本形態において、ＲＡＭ１３はワーキングメモリとして使用されており、ＮＣ装置１０で必要な信号は、バス１７を経由してＲＡＭ１３に転送され、プロセッサ１１によって読み取られる。

表示制御部２６は、各軸の現在位置や移動量等、ＲＡＭ１３に格納されたデータを表示信号に変換し、表示装置２２に送る。表示装置２２は、送られた表示信号に基づいて、加工プログラムや各軸の現在位置や移動量等を表示する。表示装置２２は、液晶表示装置等を用いることができる。入力装置としては、キーボード３１が用いられる他、表示装置２２に設けたタッチキー３３を用いることができる。

Ｘ軸制御回路５１は、プロセッサ１１からのＸ軸の移動指令を受けてサーボアンプ６１に出力し、サーボアンプ６１は、この移動指令に基づいてＸ軸のサーボモータを駆動してツールとワークとのＸ軸方向の相対位置を制御する。Ｙ軸制御回路５２は、プロセッサ１１からのＹ軸の移動指令を受けてサーボアンプ６２に出力し、サーボアンプ６２は、この移動指令に基づいてＹ軸のサーボモータを駆動してツールとワークとのＹ軸方向の相対位置を制御する。Ｚ軸制御回路５３は、プロセッサ１１からのＺ軸の移動指令を受けてサーボアンプ６３に出力し、サーボアンプ６３は、この移動指令に基づいて、Ｚ軸のサーボモータを駆動してツールとワークとのＺ軸方向の相対位置を制御する。

（ワーク座標系等の説明）
図２は、本発明に係るＮＣ工作機械１００に設定されているワーク座標系の説明図であり、図２（ａ）、（ｂ）は、標準ワーク座標系の説明図、および拡張ワーク座標系の説明図である。

図１および図２において、本形態のＮＣ工作機械１００の不揮発性メモリ１５には、メインの加工プログラム１５ａの他、複数の標準ワーク座標系１５ｂが記憶されている。かかる標準ワーク座標系１５ｂは、図２（ａ）に示すように、例えば、指令コードＧ５４〜Ｇ５９の各々に対応する座標データ（Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１）〜座標データ（Ｘ６、Ｙ６、Ｚ６）からなり、ＮＣ工作機械１００において予め一定の数（例えば、６つ）が標準装備されていたワーク座標系である。かかる標準ワーク座標系１５ｂ（標準ワーク座標系１〜６）は、例えば、キーボード３１やタッチキー３３を用いての入力により設定される。

また、本形態では、不揮発性メモリ１５に複数の拡張ワーク座標系１５ｃが記憶されている。かかる拡張ワーク座標系１５ｃは、図２（ｂ）に示すように、例えば、指令コードＰ１０１〜Ｐ４００の各々に対応する座標データ（Ｘ１０１、Ｙ１０１、Ｚ１０１）〜座標データ（Ｘ４００、Ｙ４００、Ｚ４００）からなり、本発明を実施するにあたって新たに追加したワーク座標系である。かかる拡張ワーク座標系１５ｃ（拡張ワーク座標系１０１〜４００）は、例えば、キーボード３１やタッチキー３３を用いての入力により設定される。なお、本形態では、計３００の拡張ワーク座標系が設定されているが、その数は、複数であれば３００に限定されるものではない。

また、本形態では、不揮発性メモリ１５に、拡張ワーク座標系１５ｃを用いて加工を行うためのマクロプログラム１５ｄも記憶されており、マクロプログラム１５ｄは、本発明を実施するにあたって、新たに追加したプログラムである。マクロプログラム１５ｄは、加工前に複数作成されて不揮発性メモリ１５に記憶されており、後述するように、加工プログラム１５ａからの指定に基づいて実行される。

（動作）
図３は、本発明に係るＮＣ工作機械１００の工作機械本体８０側の動作内容を示す説明図であり、図３（ａ）、（ｂ）は、標準ワーク座標系１５ｂを用いて工作機械本体８０側で行われる加工を示す説明図、および拡張ワーク座標系１５ｃを用いて工作機械本体８０側で行われる加工を示す説明図である。図４は、本発明に係るＮＣ工作機械１００において、標準ワーク座標系１５ｂを用いて加工する際のＮＣ装置１０での動作内容を示す説明図である。図５は、本発明に係るＮＣ工作機械１００において、拡張ワーク座標系１５ｃを用いて加工する際のＮＣ装置１０での動作内容を示す説明図である。

図３（ａ）、（ｂ）に示すように、ワーク座標系は、機械座標系からのオフセットに対応しており、図３（ａ）に示すように、例えば、１つのワークＷを加工する場合には、１つのワーク座標系で対応することができる。このため、図４に示す加工プログラム１５ａによって加工が行われる。より具体的には、ステップＳＴ１において処理を開始した後、ステップＳＴ２では、図１に示すキーボード３１やタッチキー３３等を利用してワーク座標系の設定が行われる。例えば、指令コードＧ５９が設定されている場合、図２（ａ）に示す標準ワーク座標系６（Ｘ６、Ｙ６、Ｚ６）が、ワーク座標系の原点（Ｘ０、Ｙ０、Ｚ０）として設定される。従って、ステップＳＴ３では、ワークＷとツールとの相対位置を標準ワーク座標系６（Ｘ６、Ｙ６、Ｚ６）の原点に位置決めした後、ステップＳＴ４では、標準ワーク座標系６（Ｘ６、Ｙ６、Ｚ６）に基づいて加工を行い、その後、ステップＳＴ５で処理を終了する。

これに対して、図３（ｂ）に示すように、例えば、機械座標系に対して異なる位置にあるワークＷ１〜Ｗｎを加工する場合、複数のワーク座標系を必要とし、６つの標準ワーク座標系１〜６では対応することができない。このため、図５に示すプログラムが実行される。より具体的には、予め、図１に示すキーボード３１やタッチキー３３等を利用して標準ワーク座標系１５ｂ（標準ワーク座標系１〜６）とは別に複数の拡張ワーク座標系１５ｃ（拡張ワーク座標系１０１〜４００）を作製しておく。

そして、拡張ワーク座標系指定工程において複数の拡張ワーク座標系１５ｃのうちのいずれかの拡張ワーク座標系１５ｃを指定する。より具体的には、加工プログラム１５ａにおいてステップＳＴ１１で処理を開始した後、ステップＳＴ１２として、拡張ワーク座標系指定工程が実行される。ここで、ステップＳＴ１２では、例えば、指令コードＧ１５９が設定されており、この場合、マクロプログラム１５ｄが実行される。本形態では、ステップＳＴ１２において、指令コードとしてＰ１０１が設定されているので、マクロプログラム１５ｄのステップＳＴ２１では、拡張ワーク座標系１５ｃ（拡張ワーク座標系１０１〜４００）のうち、拡張ワーク座標系指定工程で指定された拡張ワーク座標系１０１（座標データ（Ｘ１０１、Ｙ１０１、Ｚ１０１））を、複数の標準ワーク座標系１〜６のうち、指令コードＧ５９に対応する標準ワーク座標系６に書き込む（ワーク座標系書込工程）。

このため、マクロプログラム１５ｄのステップＳＴ２２において、ワークＷとツールとの相対位置をワーク座標系の原点（Ｘ０、Ｙ０、Ｚ０）に位置決めすると、プログラム上は、標準ワーク座標系６の原点に位置決めすることになっているが、実際には、拡張ワーク座標系１０１に基づいて位置決めされることになる（位置決め工程）。かかる位置決めを行った後、ステップＳＴ２３において、加工プログラム１５ａに戻る。

そして、加工プログラム１５ａのステップＳＴ１３においては、指令コードＧ５９に対応する標準ワーク座標系６に基づいたプログラムに基づいてワークとツールとの相対移動が実行される間に、図３（ｂ）に示すワークＷ１への加工が行われる（加工工程）。その際、プログラム上は、標準ワーク座標系６に基づいて加工が行われるが、実際には、拡張ワーク座標系１０１に基づいて加工が行われることになる。

以降、拡張ワーク座標系指定工程で選択する拡張ワーク座標系を変更する一方、ワーク座標系書込工程で拡張ワーク座標系が書き込まれる標準ワーク座標系については同一にして、拡張ワーク座標系指定工程、ワーク座標系書込工程、および加工工程がこの順に複数回、繰り返し行われる。

より具体的には、ステップＳＴ１５においては、指令コードＰ１０２によって拡張ワーク座標系１０２を指定して、ステップＳＴ１２、ステップＳＴ１３、およびステップＳＴ２１〜ＳＴ２３までの処理ＳＴ３０が再度、実行される。その結果、図３（ｂ）に示すワークＷ２への加工が行われる。その際、プログラム上は、標準ワーク座標系６に基づいて加工が行われるが、実際には、拡張ワーク座標系１０２に基づいて加工が行われることになる。

そして、ステップ１５においては、指令コードＰｎによって拡張ワーク座標系ｎを指定して、ステップＳＴ１２、ステップＳＴ１３、およびステップＳＴ２１〜ＳＴ２３までの処理ＳＴ３０が再度、実行される。その結果、図３（ｂ）に示すワークＷｎへの加工が行われる。その際、プログラム上は、標準ワーク座標系６に基づいて加工が行われるが、実際には、拡張ワーク座標系ｎに基づいて加工が行われることになる。

しかる後に加工を終了すれば、図３（ｂ）に示す全てのワークＷ（ワークＷ１〜Ｗｎ）を加工できたことになる。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態では、予め、標準ワーク座標系１５ｂ（標準ワーク座標系１〜６）とは別に複数の拡張ワーク座標系１５ｃ（拡張ワーク座標系１０１〜４００）を作製しておき、拡張ワーク座標系指定工程において複数の拡張ワーク座標系１５ｃのうちのいずれかの拡張ワーク座標系１５ｃが指定する。その結果、ワーク座標系書込工程では、指定された拡張ワーク座標系１５ｃが複数の標準ワーク座標系１５ｂのいずれかに置換、設定される。そして、加工工程では、ワーク座標系書込工程で拡張ワーク座標系１５ｃが書き込まれた標準ワーク座標系１５ｂに基づいて工作機械本体８０でワークＷに加工を行わせる。このため、複数の拡張ワーク座標系１０１〜４００の追加と、拡張ワーク座標系指定工程およびワーク座標系書込工程の追加とを行うだけで、拡張ワーク座標系１０１〜４００に基づく加工を行うことができる。従って、標準ワーク座標系１５ｂでは対応できない数のワーク座標系が必要な場合でも、加工プログラム１５ａを大幅に変更する必要がないので、多大な手間をかけずに、任意のワーク座標系に基づいて加工を行うことができる。

（他の実施の形態）
上記実施の形態では、図３（ｂ）に示すように、複数のワークＷに対して同一の加工を行うにあたって、拡張ワーク座標系１０１〜４００を利用したが、１つのワークＷに対して多面加工等を行う場合等において、本発明のように拡張ワーク座標系１０１〜４００を利用してもよい。

１〜６、１５ｂ標準ワーク座標系
１５ａ加工プログラム（メインプログラム）
１５ｃ、１０１〜４００拡張ワーク座標系
１５ｄマクロプログラム
１０ＮＣ装置
８０工作機械本体
１００ＮＣ工作機械

Claims

複数の標準ワーク座標系のうち、指定された標準ワーク座標系に基づいて工作機械本体でワークに加工動作を行わせるＮＣ工作機械における加工方法であって、
複数個所で同一の加工を行う際には、
前記標準ワーク座標系とは別に、前記複数個所に各々対応する複数の拡張ワーク座標系を作製しておき、
前記複数の拡張ワーク座標系から、前記複数個所のうち、今回加工する個所に対応する拡張ワーク座標系を選択する拡張ワーク座標系指定工程と、
前記拡張ワーク座標系指定工程で選択された前記拡張ワーク座標系を前記複数の標準ワーク座標系のいずれかに書き込んで置換するワーク座標系書込工程と、
前記複数の標準ワーク座標系のうち、前記ワーク座標系書込工程で前記拡張ワーク座標系が書き込まれた標準ワーク座標系に基づいて前記工作機械本体で前記ワークに加工を行わせる加工工程と、
を行い、
前記複数個所のうち、別の個所で加工を行う際には、前記拡張ワーク座標系指定工程で前記複数の拡張ワーク座標系から前記別の個所に対応する拡張ワーク座標系を選択する一方、前記ワーク座標系書込工程で前記拡張ワーク座標系が書き込まれる前記標準ワーク座標系については同一にして、前記加工工程において前記別の個所で加工を行うことを特徴とするＮＣ工作機械における加工方法。
前記複数個所は、同一の加工が行われる複数のワークが各々配置された個所であることを特徴とする請求項１に記載のＮＣ工作機械における加工方法。
前記拡張ワーク座標系指定工程および前記加工工程をメインプログラムに従って行い、前記ワーク座標系書込工程をマクロプログラムに従って行うことを特徴とする請求項１または２に記載のＮＣ工作機械における加工方法。