JP5925332B2 - ワーク取付情報報知装置 - Google Patents

Description

本発明は、工作機械のストロークオーバーに対処するワークの取付情報を報知するワーク取付情報報知装置に関する。

加工プログラムに基づきＮＣ装置により工作機械を制御してテーブルに固定されたワークを加工する際に、工作機械の直線送り軸または回転送り軸への指令位置が送り軸の実際の可動範囲を逸脱してしまう事態（ストロークオーバーと呼ぶ）が生じることがある。このようなストロークオーバーに対処するため、従来、工具先端点の軌跡制御を実行中に、直線送り軸でストロークオーバーが発生するテーブル回転指令が出力されたときに、工具先端点とテーブル回転軸中心との間の距離をテーブル回転開始時からテーブル回転終了時まで一定に維持しつつ工具を退避させ、これによりストロークオーバーを回避するようにした装置が知られている（例えば特許文献１参照）。

しかしながら、上記特許文献１記載の装置のように、工具を退避させてストロークオーバーを回避するようにしたのでは、加工プログラムに基づいたワーク全域のスムーズな加工が困難である。

国際公開第２０１１／１１１０８８号公報

本発明の一態様によるワーク取付情報報知装置は、工作機械の所定の回転送り軸方向における可動範囲を設定する可動範囲設定部と、工作機械のワーク取付面に取り付けられるワークの取付姿勢を設定する姿勢設定部と、姿勢設定部で設定されたワークの取付姿勢に基づいて工具経路を設定する経路設定部と、経路設定部で設定された工具経路に沿って、ワークに対し工具が相対移動したと仮定したときの、工作機械の所定の回転送り軸方向における動作範囲を算出する範囲算出部と、範囲算出部により算出された動作範囲が可動範囲設定部で設定された可動範囲内となるワークの目標取付姿勢を複数個求める目標姿勢演算部と、目標姿勢演算部により求められた複数の目標取付姿勢に基づいて、所定の回転送り軸のストロークオーバを回避するワークの取付姿勢の範囲を表示部に表示して報知する報知部とを備える。

本発明の実施形態に係るワーク取付情報報知装置が適用される工作機械の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係るワーク取付情報報知装置が適用される工作機械の他の例を示す図である。 Ａ軸方向のストロークオーバーによる問題点を説明する図である。 Ａ軸方向のストロークオーバーによる問題点を説明する図である。 工作機械のＡ軸方向の可動範囲と加工プログラムにより指令されるＡ軸方向の動作範囲との関係を示す図である。 ワーク取付面に対しワークをＡ軸方向に所定角度αだけ相対回転させて取り付けた例を示す図である。 本発明の実施形態に係るワーク取付情報放置装置の概略構成を示すブロック図である。 ワーク取付姿勢を定義するパラメータを説明する図である。 図６の表示部に表示される表示画像の一例を示す図である。 図６の制御部で実行される処理の一例を示すフローチャートである。 図８の変形例を示す図である。 図８の変形例を示す図である。 図８の変形例を示す図である。 図９の変形例を示す図である。 図６の変形例を示す図である。 ストロークオーバー発生位置を表す表示画像の一例を示す図である。 図６の変形例を示す図である。

以下、図１〜図１４を参照して、本発明によるワーク取付情報報知装置の実施形態を説明する。図１は、本発明の実施形態に係るワーク取付情報報知装置が適用される工作機械ＭＣの一例を示す図である。

図１に示す工作機械１００は、水平方向の軸線Ｌ０に沿って工具Ｔが延在する５軸横形マシニングセンタである。図１では、軸線Ｌ０に平行な水平方向をＺ軸方向（前後方向）と定義し、Ｚ軸方向に垂直な水平方向をＸ軸方向（左右方向）と定義し、鉛直方向をＹ軸方向（上下方向）と定義する。

図１に示すように、工作機械１００は、床面に固定されるベッド１０１と、ベッド１０１の上面に水平方向（Ｚ軸方向）に移動可能に設けられたコラム１０２と、コラム１０２の前方において、ベッド１０１の上面に水平方向（Ｘ軸方向）に移動可能に設けられたテーブル１０３と、コラム１０２の前面に上下方向（Ｙ軸方向）に移動可能に設けられた主軸台１０４とを有する。テーブル１０３の上面にはイケール１０５が取り付けられ、イケール１０５の後面であるワーク取付け面Ｗ０に、ワークＷが固定されている。

主軸台１０４には、Ｚ軸を中心とした回転送り軸（Ｃ軸）方向に回転可能に旋回台１０６が取り付けられている。旋回台１０６は、左右方向に離間して配置された一対の腕部を有し、左右一対の腕部の間に主軸頭１０７が、Ｃ軸に対して垂直な回転送り軸（Ａ軸）方向に回転可能に支持されている。主軸頭１０７は、主軸１０８を回転可能に支持し、主軸１０８の先端部に工具Ｔが装着されている。工具Ｔは、例えば先端部が半球状のボールエンドミルである。

テーブル１０３、主軸台１０４およびコラム１０２は、それぞれ直線送り機構によりＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に移動する。各直線送り機構は、例えばボールねじとボールねじを回転駆動するサーボモータ（Ｘ軸用サーボモータ、Ｙ軸用サーボモータ、Ｚ軸用サーボモータ）等からなる。主軸頭１０７および旋回台１０６は、それぞれサーボモータ（Ａ軸用サーボモータ、Ｃ軸用サーボモータ）の駆動によりＡ軸方向およびＣ軸方向に回転する。これによりワークＷに対して工具Ｔが相対移動し、工具Ｔを所望の加工姿勢としてワークＷを加工することができる。

Ｘ軸用サーボモータ、Ｙ軸用サーボモータ、Ｚ軸用サーボモータ、Ａ軸用サーボモータ、およびＣ軸用サーボモータの駆動と、主軸駆動用のスピンドルモータの駆動は、それぞれＮＣ装置(Numerical Control Unit)２により制御される。すなわち、ＮＣ装置２は、ＣＡＭ装置(Computer aided manufacturing)１から出力される加工プログラムに従い、これらサーボモータおよびスピンドルモータに制御信号を出力し、工作機械１００の動作を制御する。

図２は、本発明の実施形態に係るワーク取付情報報知装置が適用される他の工作機械ＭＣの一例を示す図である。図２に示す工作機械２００は、鉛直方向の軸線Ｌ０に沿って工具Ｔが延在する５軸立形マシニングセンタである。図２では、軸線Ｌ０に平行な鉛直方向をＺ軸方向（上下方向）と定義し、Ｚ軸方向に垂直な水平方向をＸ軸方向（左右方向）と定義し、Ｘ軸方向に垂直な水平方向をＹ軸方向（前後方向）と定義する。

図２に示すように、工作機械２００は、ベッド２０１と、ベッド２０１上に立設されたコラム２０２と、コラム２０２上に設けられたガイドレール２０３に沿ってＸ軸方向に移動可能な主軸台２０４と、主軸台２０４上に設けられたガイドレール２０５に沿ってＺ軸方向に移動可能な主軸頭２０６と、主軸頭２０６に回転可能に支持され、工具Ｔが装着される主軸２０７とを備える。ベッド２０１上にはガイドレール２０８に沿ってＹ軸方向に移動可能にサドル２０９が設けられている。サドル２０９上には、Ｘ軸方向に離間した一対の側壁を有するトラニオン２１０が固定され、一対の側壁の間にＸ軸を中心とした回転送り軸（Ａ軸）方向に回転可能にテーブル旋回台２１１が取り付けられている。テーブル旋回台２１１上には、Ｚ軸を中心とした回転送り軸（Ｃ軸）方向に回転可能にテーブル２１２が取り付けられ、テーブル２１２上のワーク取付面Ｗ０にワークＷが固定されている。

主軸台２０４、サドル２０９および主軸頭２０６は、それぞれボールねじとボールねじを回転駆動するサーボモータとを有する直線送り機構により、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に移動する。テーブル旋回台２１１およびテーブル２１２は、それぞれサーボモータの駆動によりＡ軸方向およびＣ軸方向に回転する。これらサーボモータの駆動および主軸駆動用のスピンドルモータの駆動は、ＣＡＭ装置１から出力される加工プログラムに従い、ＮＣ装置２により制御される。

以上の工作機械ＭＣは、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向、およびＡ軸方向の各送り軸方向にそれぞれ機械固有の可動範囲を有する。加工プログラムによる工作機械ＭＣの移動指令値がこの可動範囲を超えると（これをストロークオーバーと呼ぶ）、以下のような問題が生じる。なお、Ｃ軸は３６０°回転可能であるため、ストロークオーバーを生じない。図３Ａ，図３Ｂは、Ａ軸方向のストロークオーバーによる問題点を説明する図である。

図３Ａの実線は、工具Ｔに対してワークＷ（ワーク取付面Ｗ０）を、矢印Ａ１で示すＡ軸方向に最大に相対回転させた状態を示している。このとき、工具Ｔの軸線Ｌ０に垂直な基準線Ｌ１とワーク取付面Ｗ０とのなす角度θａはθ１（例えば３０°）であり、角度θａはＡ１方向の反対側（矢印Ａ２方向）にθ２（例えば−１２０°）まで変更可能であると仮定する。この場合、工作機械のＡ軸方向の可動範囲はθ１〜θ２である。

ここで、基準線Ｌ１とワーク取付面Ｗ０とのなす角度θａがθａ１（例えば４５°）となるような加工、すなわち図３Ａの点線で示す工具Ｔの加工姿勢が指令されたと仮定する。このとき、θａ１は工作機械のＡ軸方向の可動範囲θ１〜θ２を超えている（ストロークオーバーしている）ため、ワーク取付面Ｗ０を矢印Ａ１方向に相対回転させて基準線Ｌ１とのなす角度θａをθａ１とすることができない。したがって、ＮＣ装置２は、例えば図３Ｂに示すように、ワーク取付面Ｗ０を、軸線Ｌ０を中心としたＣ軸方向に１８０°だけ相対回転させるとともに、基準線Ｌ１とワーク取付面Ｗ０とのなす角度θａが−θａ１となるような加工指令を出力する。

この場合、工具Ｔがワーク表面Ｗａに接触したまま、ワークＷがＣ軸方向およびＡ軸方向に相対回転するため、ワーク表面Ｗａに工具Ｔが食い込むおそれがある。その結果、ワーク表面Ｗａに加工痕が生じ、良好な加工面を形成することが困難となる。このようなＡ軸方向のストロークオーバーは、以下に示すようにワークＷの取付姿勢を変更することで、解消できる場合がある。

図４は、工作機械ＭＣのＡ軸方向の可動範囲と加工プログラムにより指令されるＡ軸方向の動作範囲との関係を示す図である。図中、Ｌ１（θ２≦θａ≦θ１）は、工作機械ＭＣの可動範囲であり、Ｌ２（θｍｉｎ≦θａ≦θｍａｘ）は、加工プログラムにより指令される動作範囲である。図４に示すように、Ｌ２は、θ１＜θａ≦θｍａｘの範囲でＬ１を超えており、この範囲でストロークオーバーが生じている。この状態からワーク取付面Ｗ０に対しワークＷをＡ軸方向（図３Ａの矢印Ａ１方向）に所定角度Δθ１（＝θｍａｘ−θ１）だけ相対回転させると、動作範囲Ｌ２がＬ２１となり、所定角度Δθ２（＝θｍｉｎ−θ２）だけ相対回転させると、動作範囲Ｌ２がＬ２２となる。したがって、Δθ１〜Δθ２の範囲でワークＷをＡ軸方向に相対回転させることで、加工プログラムによる動作範囲Ｌ２を可動範囲Ｌ１内にシフトさせることができる。

ワークＷのＡ軸方向の取付姿勢は、治具を用いて変更することができる。図５は、ワーク取付面Ｗ０に対しワークＷをＡ軸方向（図３の矢印Ａ１方向）に所定角度αだけ相対回転させて取り付けた例を示す図であり、ワーク取付面Ｗ０とワークＷとの間に所定角度αの傾斜面を有する治具４が介装されている。角度αは、例えば図４のΔθ１に相当する。これにより加工プログラムによる動作範囲Ｌ２が図４のＬ２１にシフトし、Ａ軸方向のストロークオーバーを解消することができる。

このように治具４を用いてＡ軸方向のストロークオーバーを解消する場合、ワークＷの取付姿勢をどのように変更すべきか、すなわちワークＷの取付情報をユーザに報知することが好ましい。そこで、本実施形態では、ストロークオーバーを解消するワークＷの取付姿勢（目標取付姿勢と呼ぶ）をユーザに報知するため、以下のようにワーク取付情報報知装置を構成する。

図６は、本実施形態に係るワーク取付情報報知装置１０の概略構成を示すブロック図であり、ワーク取付情報報知装置１０をＣＡＭ装置１により構成した例を示している。図６に示すようにワーク取付情報報知装置１０は、制御部１１を中心として、入力部５と表示部６とを有する。入力部５からは、ワークＷの形状データ、工作機械ＭＣの各送り軸の構成を示す軸構成データ、各送り軸の可動範囲データ等、制御部１１での処理に必要な各種情報が入力される。

制御部１１は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ，その他の周辺回路などを有する演算処理装置を含んで構成され、機能的には、経路設定部１２と、可動範囲設定部１３と、姿勢設定部１４と、範囲算出部１５と、目標姿勢演算部１６と、表示制御部１７とを有する。

経路設定部１２は、入力部５を介して入力されるワークＷの形状データ（例えばＣＡＤデータ）に基づき、ワークＷを加工するための工具経路を生成する。工具経路は、ワーク表面の加工点を順次接続することにより得られる。工具経路データは、工具先端部の位置ベクトル（ｘ，ｙ，ｚ）と、工具Ｔの姿勢ベクトル（ｉ，ｊ，ｋ）とによって表される各加工点の位置データを含む。経路設定部１２は、ワーク取付面Ｗ０に対するワークＷの取付姿勢（傾き）を変更すると、これに応じて工具Ｔの姿勢ベクトルを変更し、新たな工具経路を生成する。なお、ワーク取付姿勢を変更する前の工具経路を、ここでは基準工具経路と呼ぶ。

可動範囲設定部１３は、工作機械ＭＣのＡ軸方向における可動範囲（図４のＬ１）を設定する。

姿勢設定部１４は、ワーク取付面Ｗ０を基準としたワークＷの取付姿勢を設定する。本実施形態では、図７に示すようにワーク取付面Ｗ０を基準として直交３軸（Ｌ、Ｍ、Ｎ）を定義するとともに、各軸Ｌ，Ｍ，Ｎを中心とした回転方向をそれぞれα（ロール角）、β（ピッチ角）、γ（ヨー角）と定義して、ワーク取付姿勢を、これらα、β、γによって表す。ワークＷのロール角αは最小値α１（例えば−１８０°）から最大値α２（例えば１８０°）の範囲で変更可能であり、ピッチ角βは最小値β１（例えば−９０°）から最大値β２（例えば９０°）の範囲で変更可能であり、ヨー角γは最小値γ１（例えば−１８０°）から最大値γ２（例えば１８０°）の範囲で変更可能である。

ロール角α、ピッチ角β、ヨー角γがそれぞれ０°であるワーク取付姿勢を、ここでは基準姿勢と呼ぶ。基準工具経路は、基準姿勢のワークＷに対して設定した工具経路に相当する。姿勢設定部１４は、ワークＷの取付姿勢だけでなく、ワーク取付面Ｗ０上のワークＷの取付位置も設定する。例えば、ワーク取付面Ｗ０上に、基準姿勢であるワークＷの取付位置の基準となるワーク原点座標を設定する。

範囲算出部１５は、経路設定部１２で設定された工具経路に沿って工具Ｔを相対移動したと仮定したときの、工作機械ＭＣのＡ軸方向の動作範囲（図４のＬ２）を算出する。ワーク取付姿勢を変更すると、動作範囲Ｌ２も変化する。すなわち、図４に示すように動作範囲Ｌ２がシフトする。この動作範囲Ｌ２は、実際の工作機械ＭＣの可動範囲Ｌ１とは無関係に算出する。

目標姿勢演算部１６は、範囲算出部１５により算出された動作範囲Ｌ２が可動範囲設定部１５で設定された可動範囲Ｌ１内となるようなワークＷの目標取付姿勢を求める。具体的には、姿勢設定部１４でロール角α、ピッチ角β、ヨー角γをそれぞれ最小値α１，β１，γ１から最大値α２，β２，γ２まで所定の角度ピッチΔα，Δβ，Δγで変化させることによりワーク取付姿勢を変更し、範囲算出部１５でこれら各ワーク取付姿勢に対応した動作範囲Ｌ２をそれぞれ算出する。そして、目標姿勢演算部１６は、これら動作範囲Ｌ２がそれぞれ可動範囲Ｌ１内であるか否かを判定し、可動範囲内となるロール角α、ピッチ角β、ヨー角γを、工作機械ＭＣのＡ軸およびＣ軸に変換する。これにより動作範囲Ｌ２を可動範囲Ｌ１内とするためのＡ軸の範囲、すなわちワークＷの目標取付姿勢が求められる。

表示制御部１７は、目標姿勢演算部１６で求められたワークＷの目標取付姿勢を表示部６に表示する。図８は、表示部６に表示される表示画面６１の一例を示す図である。表示画面６１は、ワークＷの目標取付姿勢を数値で表示する表示部６２と、ワークＷの目標取付姿勢を図で表示する表示部６３とを有する。図８では、表示部６２に表示されるＡ軸の角度範囲が−８０°〜−１５°となっている。表示部６３には、基準姿勢のワークＷを表すワーク画像６３１が実線で表示され、基準姿勢に最も近い目標取付姿勢（この例では−１５°）のワークＷを表すワーク画像６３２が点線で表示されている。なお、ワーク画像６３１とワーク画像６３２とを明瞭に区別するため、実線と点線を異なる色で表示してもよい。

これによりユーザは、ストロークオーバーを回避するためのＡ軸方向のワークＷの取付姿勢を容易に把握することができる。この場合、基準姿勢に最も近いワークＷの取付姿勢が点線で表示されるので、治具４を介したワーク取付面上のワークＷの傾きを最小にすることができる。

制御部１１で実行される処理をより具体的に説明する。図９は、制御部１１で実行される処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートに示す処理は、例えば入力部５の操作により、ワークＷの目標取付姿勢の演算開始が指令されると開始される。

ステップＳ１では、経路設定部１２で設定された工具経路データを読み込むとともに、予め入力部５を介して設定された工作機械ＭＣの軸構成データ、可動範囲データ等を読み込む。ステップＳ２では、ピッチ角α、ロール角β、ヨー角γにそれぞれ初期値として最小値α１、β１、γ１を代入する。ステップＳ３では、工具経路データ中の姿勢ベクトル（ｉ，ｊ，ｋ）を、α、β、γを用いて次式(I)により姿勢ベクトル（ｉ’，ｊ’，ｋ’）に変換する。すなわち、ワークＷの取付姿勢の変更に伴い工具Ｔの姿勢ベクトルを変換し、新たな工具経路データを生成する。

ステップＳ４では、変換された工具経路データを１行読み進める。工具経路データの各行には、各加工点の位置データ（ｘ，ｙ，ｚ，ｉ’，ｊ’，ｋ’）が書き込まれており、工具経路データを１行読み進めることで、次の加工点の位置データを読み込む。ステップＳ５では、読み込んだ工具経路データの姿勢ベクトル（ｉ’，ｊ’，ｋ’）を、工作機械ＭＣのＡ軸およびＣ軸の回転軸指令θａ、θｃに変換する。

ステップＳ６では、Ａ軸の動作範囲Ｌ２（図４の最小値θｍｉｎと最大値θｍａｘ）を算出する。ステップＳ７では、工具経路データが最後まで読み進められたか否かを判定する。ステップＳ７が肯定されるとステップＳ８に進み、否定されるとステップＳ４に戻って同様の処理を繰り返す。

ステップＳ６の処理が初めて実行されると、その直前のステップＳ５で求めたＡ軸の値θａが、それぞれ最小値θｍｉｎおよび最大値θｍａｘとなる。その後、ステップＳ４で工具経路データを読み進める度にステップＳ５でＡ軸の角度θａが算出され、ステップＳ６では、このθａと、既に設定された最小値θｍｉｎおよび最大値ｍａｘとの大小を判定する。そして、ステップＳ６では、θａがθｍｉｎより小さいときは、θａを最小値θｍｉｎとして最小値θｍｉｎを更新し、θａがθｍａｘより大きいときは、θａを最大値θｍａｘとして最大値θｍａｘを更新する。この処理を工具経路データの全体にわたって繰り返すことで、最終的にＡ軸の動作範囲Ｌ２を算出する。

ステップＳ８では、ステップＳ７で算出したＡ軸の動作範囲Ｌ２が工作機械ＭＣのＡ軸の可動範囲Ｌ１内か否か、すなわちストロークオーバーが発生しているか否かを判定する。ステップＳ８が肯定されるとステップＳ９に進み、否定されるとステップＳ９をパスしてステップＳ１０に進む。ステップＳ９では、動作範囲Ｌ２を算出したワーク姿勢に対応するＡ軸の角度θａ、すなわちロール角α、ピッチ角β、ヨー角γに対応するＡ軸の角度θａを算出し、このθａを目標取付姿勢としてメモリに記憶する。なお、このとき、α、β、γに対応するＣ軸の角度θｃも同時に算出されるが、Ｃ軸についてはストロークオーバーが生じないためθｃを記憶する必要はない。

ステップＳ１０では、ロール角α、ピッチ角β、ヨー角γがそれぞれ最大値α２，β２，γ２であるか否かを判定する。ステップＳ１０が否定されるとステップＳ１１に進み、ロール角α、ピッチ角β、ヨー角γのいずれかに、予め定めた角度ピッチΔα，Δβ，Δγを加算し、ワーク取付姿勢を変更する。次いで、ステップＳ３に戻り、同様の処理を繰り返す。ワーク取付姿勢は、ステップＳ１１の処理が繰り返される度に徐々に変更される。ステップＳ１１では、例えば、まずロール角αに角度ピッチΔαを加算し、ロール角αが最大値α２になったら次にピッチ角βに角度ピッチΔβを加算してロール角αを最小値α１に戻して、ロール角αに角度ピッチΔαを加算する処理に戻る。そして、ピッチ角βが最大値β２になったら次にヨー角γに角度ピッチΔγを加算してピッチ角βを最小値β１に、ロール角αを最小値α１に戻して、ロール角αに角度ピッチΔαを加算する処理に戻る。これを繰り返すことで、ロール角α、ピッチ角β、ヨー角γがそれぞれ最大値α２，β２，γ２となるまで、ワーク取付姿勢を徐々に変更する。ステップＳ３〜ステップＳ１１の処理が繰り返されることにより、ステップＳ９で、目標取付姿勢を表す複数のＡ軸の角度θａが記憶される。

ステップＳ１０が肯定されるとステップＳ１２に進み、表示部６にワークＷの目標取付姿勢を表示させる。すなわち、図８の表示部６２に示すように、ステップＳ９で記憶された複数のＡ軸の角度θａを角度範囲で表示させる。さらに、図８の表示部６３に示すように、ワークＷの基準姿勢を表すワーク画像６３１を実線で表示させるとともに、姿勢変化が最小となるような目標取付姿勢を表すワーク画像６３２を点線で表示させる。なお、目標取付姿勢を表すＡ軸の角度θａが存在しない場合には、ストロークオーバーを除去可能なワーク取付姿勢がない旨のメッセージ等を、表示部６に表示させる。以上で、制御部１１における処理を終了する。

本実施形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）本実施形態に係るワーク取付情報報知装置１０（制御部１１）は、工作機械ＭＣのＡ軸方向における可動範囲Ｌ１を設定する可動範囲設定部１３と、工作機械ＭＣのワーク取付面Ｗ０に取り付けられるワークＷの取付位置（ワーク原点座標位置）および姿勢を設定する姿勢設定部１４と、設定されたワーク取付姿勢に基づいて工具経路を設定する経路設定部１２と、設定された工具経路に沿ってワークＷに対し工具Ｔが相対移動したと仮定したときの、工作機械ＭＣのＡ軸方向における動作範囲Ｌ２を算出する範囲算出部１５と、算出された動作範囲Ｌ２が可動範囲Ｌ１内となるワークＷの目標取付姿勢を求める目標姿勢演算部１６と、求められた目標取付姿勢を表示部６に表示させる表示制御部１７とを備える。これにより、ユーザはストロークオーバーを回避するワーク取付姿勢を把握することができ、ワーク加工時のストロークオーバーを回避したワーク全域のスムーズな加工が可能となる。

（２）ワークＷの目標取付姿勢を表示部６に表示させるようにしたので、ユーザは、ワーク取付姿勢をいかに変更すべきかを容易に把握することができる。

（３）姿勢設定部１４は、ロール角α、ピッチ角β，ヨー角γを所定の角度ピッチΔα，Δβ，Δγで変更することでワークＷの複数の取付姿勢を設定し（ステップＳ１１）、経路設定部１２は、この設定された複数の取付姿勢に応じた工具経路をそれぞれ設定し（ステップＳ３）、範囲算出部１５は、この設定されたそれぞれの工具経路に対応するＡ軸方向における動作範囲Ｌ２をそれぞれ算出し（ステップＳ６）、目標姿勢演算部１６は、この算出されたそれぞれの動作範囲Ｌ２が可動範囲設定部１３で設定された可動範囲Ｌ１内か否かを判定することにより、ワークＷの目標取付姿勢を求める（ステップＳ８、ステップＳ９）。これにより複数の目標取付姿勢を得ることができ、目標取付姿勢に対応したＡ軸の角度θａを、範囲を持たせて表示部６に表示させることができる。したがって、ユーザは、表示された範囲内でワーク取付姿勢を定めればよく、ワーク取付姿勢の選択の幅が広がるので、使い勝手がよい。

（４）本実施形態に係るワーク取付情報報知装置１０は、工具経路（基準工具経路）を生成するＣＡＭ装置１により構成するので、工具経路を生成後、即座にストロークオーバーを回避するワークＷの目標取付姿勢を求めることができる。

（変形例）
上記実施形態では、ワークＷの目標取付姿勢に対応したＡ軸の角度範囲を表示するようにしたが、ストロークオーバーをＡ軸およびＣ軸の回転２軸の角度調整で回避する場合を考慮して、Ｃ軸の角度範囲を併せて表示するようにしてもよい。この場合、例えばＡ軸が、表示部６２（図８）に表示された角度範囲内のある値に設定されたと仮定して、Ｃ軸に関して上述したのと同様な処理を行ってＣ軸の角度範囲を演算し、表示部６に表示すればよい。図１０Ａ〜図１０Ｃは、この場合の表示画面６１の一例を示す図である。

図１０Ａは、Ａ軸を−１５°に設定した例であり、図中の表示部６４に、Ａ軸およびＣ軸の角度範囲が目盛りで表示されている。ここでは、ストロークオーバーを回避するＡ軸の角度範囲が−８０°〜−１５°であり、Ａ軸を−１５°に設定したときのＣ軸の角度範囲が−１２０°〜１２０°となっている。表示部６４には、ユーザが操作可能な設定バー６４１，６４２が設けられ、設定バー６４１，６４２の操作によりＡ軸およびＣ軸の設定角度を変更可能となっている。

表示部６５には、ワークＷの基準姿勢からの姿勢変化が最小となるようなＡ軸およびＣ軸の角度（Ａ軸−１５°、Ｃ軸０°）が表示され、表示部６３には、このＡ軸およびＣ軸の角度に対応したワーク画像６３１，６３２がそれぞれ実線および点線で表示されている。設定バー６４１，６４２の指示値も、表示部６５に表示されたＡ軸およびＣ軸の角度に合わせて変化する。

図１０Ｂは、図１０Ａの状態から設定バー６４１を操作してＡ軸の設定角度θａを−６５°に変更した例を示す。このとき、表示部６４に表示されるＣ軸の角度範囲が−８０°〜８０°に変更され、この中からワークＷの姿勢変化を最小とするＣ軸の角度（０°）が選択され、Ａ軸の設定角度（−６５°）とともに表示部６５に表示される。これに応じて表示部６３に表示されるワーク画像６３２の姿勢も変化する。

図１０Ｃは、図１０Ｂの状態から設定バー６４２を操作してＣ軸の設定角度θｃを３０°に変更した例を示す。このとき、表示部６５に表示されるＣ軸の角度θｃが変化するとともに、Ｃ軸の角度変更に伴い、表示部６３のワーク画像６３２の表示も変化する。

上記実施形態では、ワーク取付姿勢を変化させるパラメータであるピッチ角α、ロール角β、ヨー角γを、それぞれ最小値α１、β１、γ１から最大値α２、β２、γ２まで変化させて、ワークＷの目標取付姿勢に対応したＡ軸の角度範囲を求めるようにしたが、制御部１１における処理はこれに限らない。例えば、ワークＷの目標取付姿勢に対応したＡ軸の角度θａが求められたら処理を終了し、その角度θａを表示するようにしてもよい。図１１は、この場合の制御部１１で実行される処理の一例を示すフローチャートである。なお、図９と同一の処理を行う部分には同一の符号を付している。

図１１に示すように、ステップＳ１でデータを読み込んだ後、ステップＳ２１でロール角α、ピッチ角β、ヨー角γに初期値を代入する。初期値は例えば０である。なお、α、β、γの最小値α１、β１、γ１または最大値α２、β２、γ２を初期値としてもよい。その後、図９と同様にステップＳ３〜ステップＳ８の処理を行い、ステップＳ８で、動作範囲Ｌ２が可動範囲Ｌ１内と判定されると、ステップＳ２２に進み、α、β、γに対応するＡ軸の角度θａを算出し、これを目標取付姿勢として表示部６に出力し、処理を終了する。一方、ステップＳ８が否定されると、ステップＳ１０で、α、β、γが最大値α２、β２、γ２であるか否かを判定し、肯定されるとステップＳ２３に、否定されるとステップＳ１１に進む。ステップＳ２３では、α、β、γが最小値α１、β１、γ１であるか否かを判定し、否定されるとステップＳ１１に進み、肯定されると処理を終了する。この場合、例えば、ストロークオーバーを除去可能なワーク取付姿勢がない旨のメッセージ等を表示部６に表示させて処理を終了する。

このようにワークＷの目標取付姿勢に対応したＡ軸の角度θａが求められた段階で制御部での処理を終了することで、計算時間を短縮することができ、目標取付姿勢をユーザに即座に報知することができる。

ワークが基準姿勢に取り付けられたと仮定して、ストロークオーバーの発生位置を検出するようにしてもよい。図１２は、この場合のワーク取付情報報知装置１０の概略構成を示すブロック図であり、図１２に示すように、制御部１１は、機能的構成として図６に示したものに加え、ストロークオーバー検出部１８を有する。ストロークオーバー検出部１８は、工具経路データ（ｉ，ｊ，ｋ）を工作機械ＭＣのＡ軸およびＣ軸の回転軸指令θａ，θｃに変換し、回転軸指令θａがＡ軸の可動範囲Ｌ１を超える加工点の位置を算出する。このようにして算出された加工点の位置がストロークオーバーの発生位置であり、このストロークオーバー発生位置を表示部６に表示させることもできる。

図１３は、ストロークオーバー発生位置を表す表示画面の一例を示す図である。表示部６６にはワークＷの加工面を表すワーク画像６６１と、加工面に沿った工具経路を表す工具経路画像６６２が表示されている。工具経路画像６６２上に、ストロークオーバー発生位置を表す印６６３（図では白丸）が表示されている。これによりユーザは、ストロークオーバーが発生する位置を認識することができる。なお、ストロークオーバー検出部１８による処理は、図９の処理を開始する前に行い、ストロークオーバーが検出されたときに、図９の処理を行うようにすればよい。

上記実施形態では、ＣＡＭ装置１によりワーク取付情報報知装置１を構成したが、ＣＡＭ装置１以外によりワーク取付情報報知装置１を構成することもできる。図１４は、ＮＣ装置２によりワーク取付情報報知装置１を構成した例を示す。図１４の経路設定部１２は、ＣＡＭ装置１から加工プログラムに含まれる工具経路（基準工具経路）を読み込み、この基準工具経路を、ワーク取付姿勢の変更に伴い、その取付姿勢に対応した工具経路に変換する。

なお、上記実施形態では、ワーク取付情報報知装置を、回転送り軸がＡ軸およびＣ軸である５軸マシニングセンタに適用したが、回転送り軸がＢ軸を含む他の工作機械ＭＣに適用することもできる。例えば、回転送り軸がＡ軸とＢ軸である場合、Ａ軸とＢ軸のストロークオーバーを同時に回避するワークＷの目標取付姿勢を求めて、表示部６に表示すればよい。回転送り軸だけでなく、直線送り軸のストロークオーバーを回避するようなワークＷの目標取付位置を求め、表示部６に表示するようにしてもよく、範囲設定部１３では、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、Ａ軸、Ｂ軸、Ｃ軸のいずれの送り軸の可動範囲Ｌ１を設定してもよい。また、回転送り軸を有しない工作機械ＭＣ（例えば３軸マシニングセンタ）にも、本発明を同様に適用することができる。

直線送り軸に対して本発明を適用する場合、工作機械ＭＣのワーク取付面Ｗ０に取り付けられるワークの取付位置を設定するとともに、この取付位置に基づいて経路設定部１２で工具経路を設定し、この工具経路に沿ってワークＷに対し工具Ｔが相対移動したと仮定したときの、直線送り軸方向における工作機械ＭＣの動作範囲Ｌ２を算出する。さらに、算出された動作範囲Ｌ２が可動範囲Ｌ１内となるワークの目標取付位置を求め、この目標取付位置を表示部６に表示すればよい。この場合、位置姿勢設定部（例えば姿勢設定部１４）でワークＷの取付位置を設定し、目標位置姿勢演算部（例えば目標姿勢演算部１６）でワークＷの目標取付位置を求め、表示部６にワークＷの目標取付位置を表示すればよい。ワークＷの目標取付位置または姿勢を表示部６に表示するのではなく、他の方法によりこれらをユーザに報知するようにしてもよく、報知部の構成は上述したものに限らない。

以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、上述した実施形態および変形例により本発明が限定されるものではない。上記実施形態および変形例の構成要素には、発明の同一性を維持しつつ置換可能かつ置換自明なものが含まれる。すなわち、本発明の技術的思想の範囲内で考えられる他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。また、上記実施形態と変形例の１つまたは複数を任意に組み合わせることも可能である。

本発明によれば、所定の送り軸方向における工作機械の動作範囲が可動範囲内となるようなワークの目標取付位置または姿勢を求めてユーザに報知するようにしたので、ユーザはストロークオーバーを回避するワーク取付位置またはワーク取付姿勢を容易に把握することができ、加工プログラムに基づいたワーク全域のスムーズな加工が可能となる。

１ ＣＡＭ装置
２ ＮＣ装置
５ 入力部
６ 表示部
１０ ワーク取付情報報知装置
１１ 制御部
１２ 経路設定部
１３ 可動範囲設定部
１４ 姿勢設定部
１５ 範囲算出部
１６ 目標姿勢演算部
１７ 表示制御部
ＭＣ 工作機械

Claims (5)

1. 工作機械の所定の回転送り軸方向における可動範囲を設定する可動範囲設定部と、
   前記工作機械のワーク取付面に取り付けられるワークの取付姿勢を設定する姿勢設定部と、
   前記姿勢設定部で設定されたワークの取付姿勢に基づいて工具経路を設定する経路設定部と、
   前記経路設定部で設定された工具経路に沿って、ワークに対し工具が相対移動したと仮定したときの、前記工作機械の前記所定の回転送り軸方向における動作範囲を算出する範囲算出部と、
   前記範囲算出部により算出された動作範囲が前記可動範囲設定部で設定された可動範囲内となるワークの目標取付姿勢を複数個求める目標姿勢演算部と、
   前記目標姿勢演算部により求められた前記複数の目標取付姿勢に基づいて、前記所定の回転送り軸のストロークオーバを回避するワークの取付姿勢の範囲を表示部に表示して報知する報知部とを備えることを特徴としたワーク取付情報報知装置。
2. 請求項１に記載のワーク取付情報報知装置において、
   前記工作機械は複数の回転送り軸を有し、
   前記報知部は、前記回転送り軸のストロークオーバを回避するワークの取付姿勢を複数方向の角度範囲で表示するワーク取付情報報知装置。
3. 請求項１または２に記載のワーク取付情報報知装置において、
   前記姿勢設定部は、ワークの複数の取付姿勢を設定し、
   前記経路設定部は、前記姿勢設定部で設定された複数の取付姿勢に応じた工具経路をそれぞれ設定し、
   前記範囲算出部は、前記経路設定部で設定されたそれぞれの工具経路に対応する前記所定の回転送り軸方向における動作範囲をそれぞれ算出し、
   前記目標姿勢演算部は、前記範囲算出部で算出されたそれぞれの動作範囲が前記可動範囲設定部で設定された可動範囲内か否かを判定することにより、前記目標取付姿勢を求めるワーク取付情報報知装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のワーク取付情報報知装置において、
   前記経路設定部は、ワークが基準となる取付姿勢に取り付けられたと仮定したときの基準工具経路を生成し、この基準工具経路に基づき前記工具経路を設定するワーク取付情報報知装置。
5. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のワーク取付情報報知装置において、
   前記経路設定部は、ワークが基準となる取付姿勢に取り付けられたと仮定したときの基準工具経路を読み込み、この基準工具経路に基づき前記工具経路を設定するワーク取付情報報知装置。

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