JP6076503B2

JP6076503B2 - 工作機械の制御装置

Info

Publication number: JP6076503B2
Application number: JP2015554471A
Authority: JP
Inventors: 理恵河合; 英樹瓶子; 俊祐上玉; 堅一大野
Original assignee: Makino Milling Machine Co Ltd
Current assignee: Makino Milling Machine Co Ltd
Priority date: 2013-12-27
Filing date: 2013-12-27
Publication date: 2017-02-08
Anticipated expiration: 2033-12-27
Also published as: US10599128B2; CN105793787B; WO2015097893A1; EP3088977B1; EP3088977A4; US20160327935A1; JPWO2015097893A1; CN105793787A; EP3088977A1

Description

本発明は、加工済ワークの検査を機上で行うようにした工作機械の制御装置に関する。

ＮＣ工作機械では、多数のワークを加工する間に、工具の摩耗や、周囲の温度変化による工作機械の熱変形などにより、加工精度が変化することがある。そのために、１つのワークについて全て或いは１つの加工プロセスが終了したときに、ワークの所定部位を測定して、所定の加工精度内で加工が行われたか否かを判定するようにした工作機械の制御装置がある。

例えば、特許文献１には、加工済ワークを測定プログラムに従って測定し、測定データをＮＣ装置内に保存して、該測定データに基づいて測定結果を表示をするようにしたＮＣ装置が開示されている。

特開平１０−２０７５２０号公報

特許文献１に記載のＮＣ装置によれば、測定結果を保存したり、グラフィック表示したりすることは可能でも、加工済ワークを検査する際に、加工済ワークの測定すべき部位や測定方法等の情報が、オペレーターに対して明確に提供されない。そのために、特許文献１のＮＣ装置では、オペレーターは、正しい部位が正しい測定方法で測定されているのかを判断することが難しいという問題がある。

本発明は、こうした従来技術の問題を解決することを技術課題としており、加工したワークを機上にて間違いなく確実に検査できるようにした工作機械の制御装置を提供することを目的としている。

上述の課題を解決するために、本発明によれば、加工プログラムに基づいて工作機械を制御する制御装置において、加工プログラムに対応させてワークの検査項目リストを記憶する記憶部と、前記加工プログラムを実行したときに、前記加工プログラムに対応させて記憶した前記検査項目リストを表示する表示部とを具備し、前記検査項目リストは、少なくとも測定モードと測定方法とを含み、測定モードは、手動測定および自動測定を含み、測定方法は、円形凹所の内径を測定する内円測定、円柱状側面の外径を測定する外円測定、矩形凹所の開口部の直交する２方向の長さを測定するポケット測定、溝の幅を測定する溝測定、直方体状の突出部の対向する二対の側面の各々の側面間の距離を測定するブロック測定、基準面測定、基準点測定を含む群から選択される工作機械の制御装置が提供される。

本発明によれば、オペレーターが加工済ワークを検査しようしたときに、検査方法や検査部位等、どのような検査を行ったらよいか分かるようになり、検査を漏れなく容易に実行できるようになる。

本発明による工作機械の制御装置の一例を示すブロック図である。図１の制御装置の表示部に表示される加工結果の一例である。図１の制御装置の表示部に表示される検査項目リストの一例である。図１の制御装置の表示部に表示される測定ガイダンスの一例である。図１の制御装置の表示部に表示される検査結果の一例である。図１の制御装置の表示部に表示される工具データの一例である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
図１において、本発明の実施形態による工作機械２０の制御装置１０は、工作機械２０のＮＣ装置を含む構成とすることができ、入力部１２、読取解釈部１４、補間部１６、サーボ制御部１８、測定指令部２２、検査項目リスト記憶部２４、表示部２６および合否判定部２８を具備している。入力部１２は、ＬＡＮのようなネットワーク手段、キーボード、タッチパネル等より構成することができる。表示部２６は、工作機械２０のＮＣ装置に付属しているディスプレイによって構成することができる。

入力部１２へは加工プログラム３０、検査項目リスト３２、合格基準３４が入力される。加工プログラム３０は例えばＣＡＭシステムによって生成することができる。検査項目リスト３２および合格基準３４は、加工プログラム３０に従って加工されるワークに対する要求を勘案して、例えばワークの設計者、ＣＡＭオペレーターまたは工作機械２０のオペレーターによって決定することができる。

入力部１２へ入力された加工プログラム３０は、矢印１２ａで示すように、読取解釈部１４へ出力され、読取解釈部１４は、この加工プログラムを読取り解釈して動作指令１４ａを出力する。この動作指令は、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の送り量と送り速度とを含んでいる。読取解釈部１４が出力した動作指令１４ａは補間部１６へ送出される。

補間部１６は、受け取ったＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の動作指令１４ａを補間関数に基づいて補間演算し、送り速度に合ったＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の位置指令（パルス位置指令）１６ａをサーボ制御部１８に出力する。サーボ制御部１８は、受け取ったＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各位置指令１６ａから工作機械２０のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各送り軸を駆動するための電流値１８ａを工作機械２０のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のサーボモータ（図示せず）に送出する。

入力部１２に入力された検査項目リスト３２および合格基準３４は、矢印１２ｂで示すように、加工プログラム３０と共に検査項目リスト記憶部２４に送出される。検査項目リスト記憶部２４は、検査項目リスト３２および合格基準３４を加工プログラム３０と関連付けて記憶する。検査項目リスト３２には、少なくとも測定モードと測定方法が含まれる。測定モードには、手動測定、半自動測定および自動測定が含まれ、測定方法には円形凹所の内径を測定する内円測定、円柱状側面の外径を測定する外円測定、矩形凹所の開口部の直交する２方向の長さを測定するポケット測定、溝の幅を測定する溝測定、直方体状の突出部の対向する二対の側面の各々の側面間の距離を測定するブロック測定、基準面測定、基準点測定等が含まれる。或いは、検査項目リストは、入力部１２のキーボードやタッチパネルからオペレーターによって直接入力するようにしてもよい。

検査項目リスト記憶部２４は、入力部１２から受け取った検査項目リスト３２に基づいて加工プログラム３０に関連する検査項目を測定指令部２２へ送出する（矢印２４ａ）。検査項目リスト記憶部２４は、また、矢印２４ｂで示すように、検査項目リスト３２を表示部２６へ送出し、矢印２４ｃで示すように、合格基準３４を合否判定部２８へ送出する。

測定指令部２２には、検査項目リスト３２に含まれる各検査項目に対応する測定プログラムと、該測定プログラムに対応した測定ガイダンスが予め格納されている。測定指令部２２は、検査項目リスト記憶部２４から受け取った検査項目に対応する測定プログラムを矢印２２ａで示すように読取解釈部１４へ送出すると共に、矢印２２ｂで示すように、表示部２６へ該測定プログラムに則した測定ガイダンスを送出する。

合否判定部２８は、矢印２０ａで示すように、工作機械２０から測定結果を受け取り、これを検査項目リスト記憶部２４から受け取った合格基準３４と比較して、加工済ワークが所定の加工誤差内で加工されているか否かを判定し、矢印２８ａで示すように、判定結果を表示部２６に送出する。

以下、本実施形態の作用を説明する。
ある加工プログラムによる加工が完了すると、図２に示すように、加工結果が表示される。一例として図２に示す加工結果のウインドウには、加工結果一覧表３６が、完了した加工プログラムに関連した図面３８と共に表示される。加工結果一覧表３６は、プログラム番号３６ａ、加工開始日時３６ｂ、加工に要した時間３６ｃ、工具やワークに関連したデータを記載した例えばテキストファイルのようなコンピュータファイルを格納したフォルダを示す加工データ名３６ｄを含むことができる。図面３８は、例えば、加工プログラムのプログラム番号（図２ではＯ１０００）を引数として、ＬＡＮ経由でサーバー（図示せず）から入力部１２および検査項目リスト記憶部２４を介して表示部２６へ出力するようにできる。

このように、加工済ワークの検査を行う前に加工結果を表示することによって、オペレーターは加工が正常に終了したかどうかを容易に確認することができる。特に、加工プログラムに関連した図面３８を表示することによって、オペレーターは、どの加工プログラムで加工を行ったか容易に確認することができる。また、図２に示したような加工結果を１つのコンピュータファイルに纏めることによって、過去の加工結果を容易に参照可能となる。

オペレーターが、表示部２６に表示された加工結果のウインドウのタブ４０をクリックまたはタップすると、検査項目リスト記憶部２４から受け取った検査項目リストに基づいて、表示部２６に図３に示すような検査項目リストのウインドウが表示される。図３の検査項目リストのウインドウには、検査の番号４２（図３には検査番号として１〜３が示されている）、測定結果の判定４４、測定モード４６、測定方法４８等が表示されている。

図３の例では検査番号１の検査は、測定方法４８としての座標取り込みを測定モード４６として手動で測定することを示している。つまり、工作機械２０のＸ軸、Ｙ軸またはＺ軸の送り軸を手動で操作して、加工済ワークの所定部位、例えば、所定の頂点、側面に測定プローブをＸ軸、Ｙ軸またはＺ軸に沿って一方向に接近させ、該測定プローブが所定部位に接触したときのＸ軸、Ｙ軸またはＺ軸の座標を工作機械２０の送り軸装置の座標読取り手段、例えばＸ軸、Ｙ軸またはＺ軸のデジタルスケール（図示せず）から読み取るという測定を行うことを意味している。図３の検査項目リストのウインドウには、上述したように測定結果についての判定４４も含まれており、加工済ワークは、検査番号１の検査は合格であり、検査番号２の検査は行われておらず、検査番号３の検査は不合格であったことを示している。

また、図３の検査項目リストのウインドウにおいて、検査番号２の検査は、測定方法４８としての内円測定を測定モード４６として半自動で行うことを示している。内円測定は、既述したように、円形凹所の内径を測定する測定方法であって、測定項目として円形凹所の中心のＸ−Ｙ座標（Ｚ座標を含んでいてもよい）およびＸ軸、Ｙ軸方向に測定した該凹所の直径を含んでいる。また、図３の例において、検査番号２の検査の判定は「未」となっており、この項目の検査は未だ行われていないことを示している。

今、オペレーターが検査番号２の検査開始ボタン５０をクリックまたはタップすると、測定指令部２２から受け取った測定ガイダンスに基づいて、図４に示すような、半自動操作による内径測定の手順が図示された測定ガイダンスウインドウが表示部２６に表示される。図４の測定ガイダンスウインドウにおいて、アイコン５２は測定方法としての内径測定を示しており、アイコン５４は、手動操作にて測定プローブＰｍをグラフィック５６で示すように、円形凹所Ｒｃ内に配置すべきことを示している。オペレーターが手動にて工作機械２０のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の送り軸のハンドルを操作して、目視にて測定プローブＰｍがワークＷの円形凹所Ｒｃ内に配置されたことを確認した後に、位置決め完了ボタン５８をクリックまたはタップすることによって、測定プログラムに従って内径測定が工作機械２０によって自動的に実行される。すなわち、位置決め完了ボタン５８がクリックまたはタップされると、測定指令部２２は、格納している測定プログラムを読取解釈部１４へ送出し、読取解釈部１４が該測定プログラムを読み取り、解釈して補間部１６へ動作指令を送出し、補間部１６がサーボ制御部１８へ位置指令を送出し、サーボ制御部１８が工作機械２０のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のサーボモータへ駆動電流を出力する。

工作機械２０は、測定プログラムに基づいてＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各送り軸を駆動する。こうして、工作機械２０は、主軸先端部に装着されている測定プローブＰｍが加工済ワークＷに接触したときのＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各デジタルスケールの値に基づいて測定結果を演算し、該測定結果が合否判定部２８に送出される。合否判定部２８は、工作機械２０から受け取った測定結果と検査項目リスト記憶部２４から受け取った合格基準とを比較し、判定結果が表示部２６に表示される。例えば図３の例では、判定結果が判定４４に表示される。

また、タブ６０をクリックまたはタップすることによって、図５に示すような成績表ウインドウが表示される。成績表ウインドウには、検査結果の一覧表６２が上述した加工結果一覧表３６に類似する加工結果一覧６４と共に表示される。成績表ウインドウに表示されている検査結果の一覧表６２や加工結果一覧表６４はハードコピーとして印刷したり、電子ファイルとしてサーバー等に格納するようにできる。

更に、図３の検査項目リストのウインドウのタブ７０をクリックまたはタップすると、図６に示すような、加工プログラムを実行するために用いた全ての工具に関するデータの一覧表７２が表示される。工具データの一覧表７２は、工具の名称７２ｂ、使用時間７２ｃ、実際の切削に用いられた時間７２ｄ、実際に切削した長さ７２ｅ、工具を装着した主軸の最大負荷７２ｆ、工具を装着した主軸のスラスト方向およびラジアル方向への最大負荷７２ｇ、７２ｈが、工具番号７２ａに関連付けて纏められている。

このように、本実施形態によれば、加工結果のウインドウから検査項目リストのウインドウを表示できるようにすることによって、オペレーターは、検査項目リストに従って、加工済ワークを測定することができるので、オペレーターは如何なる検査を行うべきか迷うことなく検査を実行することが可能となる。

検査項目リストは、加工プログラムとは独立に作成しても、或いは、プログラマーによって加工プログラム中に組込むようにしてもよい。加工プログラム中に測定プログラムを組込むことによって、検査項目の漏れを防止することができる。加工プログラム中に測定プログラムを組込む場合には、測定プログラム部分にＩＤ番号を付して、測定結果をＩＤ番号と関連付けて制御装置１０の記憶部に記憶させるようにできる。

また、検査項目リストに記載されている全ての検査について合否判定部２８による判定がなされる前に次のワークの加工が開始されないように、インターロックを加工プログラム中に組込むようにしてもよい。

加工で使用した工具の使用状況に関連したデータを表示することによって、工具寿命を見積もることができる。また、工具データ中に、工具や主軸に作用した最大負荷を含めることによって、切削速度を現状よりも更に高めることが可能か否かを判定することが可能となる。また、過去に工具に作用した負荷の最大値を制御装置１０の記憶部に記憶させておき、同じ加工プログラムでの加工中にそれよりも大きな負荷が作用したときに加工を中止するようにできる。

１０制御装置
１２入力部
１４読取解釈部
１６補間部
１８サーボ制御部
２０工作機械
２２測定指令部
２４検査項目リスト記憶部
２６表示部
２８合否判定部
３０加工プログラム
３２検査項目リスト
３４合格基準
５０検査開始ボタン
６４加工結果一覧

Claims

加工プログラムに基づいて工作機械を制御する制御装置において、
加工プログラムに対応させてワークの検査項目リストを記憶する記憶部と、
前記加工プログラムを実行したときに、前記加工プログラムに対応させて記憶した前記検査項目リストを表示する表示部と、
を具備し、
前記検査項目リストは、少なくとも測定モードと測定方法とを含み、
測定モードは、手動測定および自動測定を含み、
測定方法は、円形凹所の内径を測定する内円測定、円柱状側面の外径を測定する外円測定、矩形凹所の開口部の直交する２方向の長さを測定するポケット測定、溝の幅を測定する溝測定、直方体状の突出部の対向する二対の側面の各々の側面間の距離を測定するブロック測定、基準面測定、基準点測定を含む群から選択されることを特徴とした工作機械の制御装置。
前記工作機械の制御装置は入力部を更に具備しており、該入力部に前記検査項目リストが前記加工プログラムと共に入力される請求項１に記載の制御装置。
前記制御装置は、前記検査項目リストに記載されている測定方法を実行するための測定プログラムを格納した測定指令部を更に具備している請求項１に記載の制御装置。
前記測定指令部には、該検査項目リストに記載されている測定方法の手順をオペレーターに教示する測定ガイダンスが格納されている請求項３に記載の制御装置。
前記検査項目リストは、前記加工プログラム中に組み込まれている請求項１に記載の制御装置。
前記検査項目リストを記憶する記憶部は合格基準を記憶しており、
前記制御装置は、前記検査項目リストから合格基準を受け取り、前記加工プログラムによって加工したワークの測定結果の合否を判定する合否判定部を更に具備する請求項１に記載の制御装置。