JPH0313020B2 - - Google Patents

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JPH0313020B2
JPH0313020B2 JP57007245A JP724582A JPH0313020B2 JP H0313020 B2 JPH0313020 B2 JP H0313020B2 JP 57007245 A JP57007245 A JP 57007245A JP 724582 A JP724582 A JP 724582A JP H0313020 B2 JPH0313020 B2 JP H0313020B2
Authority
JP
Japan
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tool
cutting edge
workpiece
coordinates
chuck
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP57007245A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS58126034A (ja
Inventor
Takayoshi Sakai
Ryoichi Furuhashi
Masazumi Hayakawa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yamazaki Mazak Corp
Original Assignee
Yamazaki Mazak Corp
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Publication date
Application filed by Yamazaki Mazak Corp filed Critical Yamazaki Mazak Corp
Priority to JP724582A priority Critical patent/JPS58126034A/ja
Publication of JPS58126034A publication Critical patent/JPS58126034A/ja
Publication of JPH0313020B2 publication Critical patent/JPH0313020B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/406Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by monitoring or safety
    • G05B19/4061Avoiding collision or forbidden zones
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00Program-control systems
    • G05B2219/30Nc systems
    • G05B2219/49Nc machine tool, till multiple
    • G05B2219/49157Limitation, collision, interference, forbidden zones, avoid obstacles

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、数値制御旋盤において、チヤツク及
びテールストツクへの工具の衝突を防止する衝突
防止制御方法に関する。
数値制御旋盤において加工作業を行なう場合、
万一、刃物台に装着された工具がチヤツク又はテ
ールストツクに衝突すると、工具の損傷、テール
ストツクの芯ずれ等が生じ後の加工の継続に重大
な支障が生ずる場合があり、何らかの方法で工具
とチヤツク及びテールストツクとの衝突を防止す
る必要がある。
しかし、従来、工具とチヤツク及びテールスト
ツクの衝突防止法としては、リミツトスイツチを
用いて刃物台の動きを検出する機械的なものが知
られていたが、それではスイツチの機構部分の老
朽化による信頼性の低下が避けられない欠点があ
つた。そこで、最近ではチヤツクについて、工具
移動禁止領域をソフト的に設定しておき、工具が
当該禁止領域に侵入することを防止する制御方法
が開発されつつあるが、それ等の方法は、いずれ
の場合も使用する工具の長さが全て一定寸法であ
ることを前提としているので、工具長の異なる工
具を多数使用する場合には、一番工具長の長い工
具について設定する必要があつた。しかし、これ
では、設定寸法より短い工具長の工具を用いた切
削では、工具先端と禁止領域までの距離が十分に
存在し、なおも加工を継続し得るにもかかわら
ず、禁止領域に工具先端が達したものと判断さ
れ、それ以上の切削が行なえなくなる不都合が生
じていた。また、禁止領域の具体的な設定方法
等、未解決な問題も多い。
本発明は、前述の欠点を解消すべく、種々の工
具長を有する複数の工具を用いた切削を工具毎に
禁止領域に達するまで、最大限の加工範囲を確保
した形で行なうことが可能な数値制御旋盤におけ
る衝突防止制御方法を提供することを目的とする
ものである。
即ち、本発明は、加工に際して、任意の工具の
刃先の座標を刃物台の位置及び当該工具の工具長
から演算決定すると共に、該刃先を被加工物の端
面、チヤツク又はテールストツクの近傍の点に接
近させ、それ等被加工物の端面又は前記近傍の点
の座標を演算決定し、それ等の座標位置に基づい
てチヤツク又はテールストツクの周囲に工具移動
禁止領域を設定し、更に前記禁止領域と加工中の
刃先の座標を比較し、刃先が前記領域に侵入した
ところで検出信号を出力させ、前記検出信号に基
づいて刃物台の送りを停止させ、工具が交換され
た場合には、交換された工具の工具長から当該工
具の刃先の座標を演算決定し、それに基づいて前
記禁止領域との比較を行ない、交換された工具の
刃先が前記領域に侵入したところで検出信号を出
力し、前記信号に基づいて刃物台の送りを停止さ
せるようにして構成される。
以下、図面に示す実施例に基づき、本発明を具
体的に説明する。
第1図及び第2図は本発明が適用された数値制
御旋盤の一例を示す平面図、 第3図は第1図及び第2図の数値制御旋盤にお
ける制御部分のブロツク図、 第4図はテールストツク部の拡大図、 第5図は数値制御旋盤を用いて中ぐりを行なう
際の、チヤツクと被加工物との関係を示す図であ
る。
数値制御旋盤1は、第1図に示すように、被加
工物2を保持固定し得るチヤツク3を有してお
り、チヤツク3と対向した位置には、主軸5、即
ちZ軸と軸心を一致させた形でテールストツク6
が設けられている。テールストツク6には心押軸
6aが主軸5に沿つて矢印A、B方向に突出自在
に設けられており、心押軸6aはチヤツク3との
間で被加工物2を主軸5上に保持することができ
る。更に旋盤1には、刃物台7が矢印A、B及び
主軸5と直角方向の矢印C、D方向、即ち、X軸
方向に移動駆動自在に設けられており、刃物台7
には工具長LX,LZの異なる複数の工具9A,9
B…が、刃物台7が中心7aを中心にして旋回す
ることにより所定の切削位置に選択固定し得るよ
うに装着されている。一方、旋盤1は、第3図に
示すように、主制御部10を有しており、主制御
部10にはキーボード11、デイスプレイ12、
送り軸制御部13、バリア制御部15、座標系制
御部16が接続し、更に制御部16には、刃物台
7に装着された工具9A,9B…の切削位置にお
ける刃物台中心7aからの工具長LX,LZの登録
された工具長登録メモリ17が接続している。送
り軸制御部13には刃物台7をZ軸及びX軸方
向、即ち矢印A、B及びC、D方向に移動駆動し
得る駆動モータ19,20が接続しており、各モ
ータ19,20にはトランスデユーサ21,22
が接続している。トランスデユーサ21,22に
は押釦23の接続されたカウンタ25が接続して
おり、カウンタ25には前述の座標系制御部16
が接続している。
数値制御旋盤1は、以上のような構成を有する
ので、ある工具9Aを用いて、チヤツク3とテー
ルストツク6の間に保持された被加工物2の加工
を行なう場合、まずオペレータは、チヤツク3及
びテールストツク6に対して工具の侵入を禁止す
る工具移動禁止領域を設定するために、第3図に
示すように、キーボード11を操作して主制御部
10を介して送り軸制御部13を駆動し、駆動モ
ータ19,20を所定方向に回転駆動させ、刃物
台7を機械原点から矢印A、B及びC、D方向に
移動させる。モータ19,20が正逆方向に一定
角度回転する度に、トランスデユーサ21,22
からは位置パルスCP1、CP2がカウンタ25に出
力され、カウンタ25はパルスCP1、CP2をモー
タ19,20の回転方向も考慮した形で正、負方
向にカウントする。オペレータは、刃物台7を移
動させ、工具9Aの刃先9aを心押軸6aの先端
6bに対応した位置である被加工物2のテールス
トツク側の端面2aに接触させると共に、押釦2
3を押下する。すると、その時のカウンタ25の
パルスCP1、CP2の積算値TP1、TP2が座標系制
御部16に出力され、制御部16はZ軸方向のパ
ルスCP1の積算値TP1から刃先9aのZ座標を演
算し、刃先9aと接触している端面2a、従つて
心押軸6a先端6bのZ座標Z0を機械原点を基準
に決定する(心押軸6aの先端6bのX座標は先
端6bが主軸5に一致していることから主軸5の
座標X0となる。)。なお、各パルスCP1、CP2の積
算値TP1、TP2は刃物台7の中心7aを基準に出
力されるが、工具長登録メモリ17には刃物台7
に装着された工具9A,9B…の切削位置におけ
る工具長LX,LZが登録されているので、X、Z
方向の刃物台中心7aの座標が積算値TP1、TP2
から演算されると、工具9Aの刃先位置の座標は
工具9Aの工具長LX,LZをメモリ17から読み
出すことにより直ちに演算することが可能であ
る。こうして、被加工物2の端面2a、従つてテ
ールストツク6の心押軸6aの先端6bのZ座標
Z0が決定されると、オペレータはチヤツク3に関
する工具移動禁止領域TIA1を設定するために、
刃先9aをチヤツク3の外周部の角の点P4,P
5の近傍に接近させ、押釦23を押下する。する
と制御部16は、刃先9aが位置決めされた、点
P4,P5の近傍の点P6,P7の座標(Xp6
Zp6)、(Zp7、Zp7)を演算決定し、バリア制御部
15に出力する。制御部15は点P6,P7の座
標(Xp6、Zp6)、(Xp7、Zp7)から直ちにチヤツ
ク3に対する工具移動禁止領域TIA1を所定の
クリアランスを介してチヤツク3の周囲を囲む形
で主軸5に対して対称的に設定する。次に、オペ
レータはテールストツク6に関する工具移動禁止
領域TIA2を設定するために、刃先9aを、第
4図に示すテールストツク6の外周部の角の点P
1,P2に接近させ、同様に押釦23を押下し
て、制御部16に点P1,P2の近傍の点P8,
P9の座標(Xp8、Zp8)、(Xp9、Zp9)を演算決
定させる。次に、先程演算決定された心押軸先端
6bの座標(X0、Z0)及び点P8,P9の座標
(Xp8、Zp8)、(Xp9、Zp9)からそれ等の点を補
間する形でバリア制御部15はテールストツク6
に対する工具移動禁止領域TIA2をテールスト
ツク6を囲む形で主軸5に対して対称的に設定す
る。こうして、工具9Aに対する工具移動禁止領
域TIA1,TIA2が設定されたところで、オペ
レータは主制御部10に加工の開始を指令し、主
制御部10は送り軸制御部13を駆動して、加工
プログラムに従つた加工を開始する。加工は被加
工物2を主軸5を中心に回転させると共に、工具
9Aを刃物台7と共にモータ19,20により矢
印A、B及びC、D方向に適宜移動させて行なう
が、加工中における刃先9aの座標(XT,ZT
は、カウンタ25の積算値TP1、TP2を座標系制
御部16が周期的に検索して刃物台7の中心7a
のX、Z軸方向の座標を求め、更に該求められた
座標に加工位置に位置決めされた工具9AのX、
Z方向の工具長LX,LZを加えることにより演算
され、バリア制御部15に出力される。制御部1
5は刃先9aの座標(XT,ZT)と領域TIA1,
TIA2を比較し、刃物9aが領域TIA1,TIA
2内に侵入しているか否か、即ち、刃先9aの座
標値が領域TIA1,TIA2内又は境界上に含ま
れているか否かを検出する。仮に、何らかの原因
で刃先9aが領域TIA1,TIA2内に侵入した
と認められた場合には、直ちに停止信号SSを送
り軸制御部13へ出力し、駆動モータ19,20
の駆動を停止させて工具9の刃先がそれ以上領域
TIA1,TIA2内に侵入してチヤツク3又はテ
ールストツク6に衝突することを防止する。
また、加工の進行に伴つて、使用工具が9Aか
ら、第2図に示すように、工具長LX,LZの異な
る工具9Bに交換されたとしても、工具9Bの工
具長LX,LZは登録メモリ17から直ちに読み出
すことができるので、工具9Bの刃先9aの座標
(XT,ZT)は直ちに演算することができ、バリア
制御部15は工具9Bのチヤツク3及びテールス
トツク6への衝突を確実に防止することができ
る。この際、交換された工具9Bの方が、領域
TIA1,TIA2を設定する際に用いられた工具
9Aよりもその工具長LX,LZが短い場合には、
領域TIA1,TIA2への侵入の有無は、工具9
Bの刃先9aが基準となつて判断されるので、工
具9Aよりも工具長の差分だけX、Z方向により
領域TIA1,TIA2に接近させた形で加工する
ことが可能となり、加工可能範囲を拡大させるこ
とが出来る。逆に、工具9Bの工具長LX,LZ
工具9Aよりも長い場合には、工具9Aよりも工
具長の差分だけX、Z方向により領域TIA1,
TIA2から遠ざかつた位置で検出信号SSが出力
されるので、工具9Bのテールストツク等への衝
突は未然に防止される。これにより、各工具はそ
の工具長に応じた範囲で、該工具の刃先が領域
TIA1,TIA2に侵入するまでの範囲で駆動制
御される。
なお、第5図に示すように、被加工物2の内ぐ
りを行なうような場合には、キーボード11等か
ら被加工物2の外周部左端の点、従つてチヤツク
3の内周部の隅角の点P3のX及びZ座標を指定
するようにすれば、バリア制御部15は直ちに工
具移動禁止領域TIA1を、内ぐりが行ない得る
ようにワーク2の外周に沿つて点P3付近まで凹
んだ形に設定することができる。
以上説明したように、本発明によれば、加工に
際して任意の工具9Aの刃先9aの座標を刃物台
7の位置及び工具長LX,LZを用いて演算決定す
ると共に、該刃先9aを被加工物2の端面、チヤ
ツク3又はテールストツク6の近傍の点に接近さ
せ、それ等被加工物の端面又は近傍の点の座標を
演算決定し、それ等の座標位置に基づいてチヤツ
ク3又はテールストツク6の周囲に工具移動禁止
領域TIA1,TIA2を設定し、更に前記禁止領
域TIA1,TIA2と加工中の刃先9aの座標を
比較し、刃先9aが領域TIA1,TIA2に侵入
したところで停止信号SS等の検出信号を出力さ
せ、前記検出信号に基づいて刃物台7の送りを停
止させ、工具が交換された場合には、交換された
工具9Bの工具長LX,LZから工具9Bの刃先9
aの座標を演算決定し、それに基づいて禁止領域
TIA1,TIA2との比較を行ない、交換された
工具9Bの刃先9aが前記領域TIA1,TIA2
に侵入したところで検出信号を出力し、前記検出
信号に基づいて刃物台7の送りを停止させるよう
に構成したので、工具移動禁止領域の設定が、刃
物台上の任意の工具を用いて行なうことが出来る
ので、機動性に富み、また刃物台上で実際に装着
された工具により禁止領域が設定されるので、工
具の刃先位置と禁止領域とが正確に対応し、禁止
領域を可能な限りチヤツク又はテールストツク側
に接近させた形で設定することが出来、各工具の
加工範囲を最大限に拡張することが出来る。
また、工具移動禁止領域の設定に使用された工
具と工具長の異なる工具は、それが短い場合でも
長い場合でも当該工具の刃先が実際に禁止領域に
到達するまで加工のために移動駆動することが出
来、各工具の工具長に応じた最大限の加工範囲が
確保された形で加工を行なうことが出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は本発明が適用された数値制
御旋盤の一例を示す平面図、第3図は第1図及び
第2図の数値制御旋盤における制御部分のブロツ
ク図、第4図はテールストツク部の拡大図、第5
図は数値制御旋盤を用いて中ぐりを行なう際の、
チヤツクと被加工物との関係を示す図である。 1……数値制御旋盤、2……被加工物、3……
チヤツク、6……テールストツク、7……刃物
台、9A,9B……工具、9a……刃先、17…
…工具長登録メモリ、21,22……位置検出手
段(トランスデユーサ)、25……位置検出手段
(カウンタ)、P6,P7,P8,P9……近傍の
点、LX,LZ……工具長、TIA1,TIA2……工
具移動禁止領域、SS……検出信号(停止信号)。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 複数の工具が装着された刃物台、被加工物を
    保持固定し得るチヤツク又はテールストツクを有
    し、前記工具を選択使用して被加工物の加工を行
    なう数値制御旋盤において、 加工に際して、任意の工具の刃先の座標を刃物
    台の位置及び当該工具の工具長から演算決定する
    と共に、 該刃先を被加工物の端面、チヤツク又はテール
    ストツクの近傍の点に接近させ、それ等被加工物
    の端面又は前記近傍の点の座標を演算決定し、そ
    れ等の座標位置に基づいてチヤツク又はテールス
    トツクの周囲に工具移動禁止領域を設定し、 更に前記禁止領域と加工中の刃先の座標を比較
    し、刃先が前記領域に侵入したところで検出信号
    を出力させ、前記検出信号に基づいて刃物台の送
    りを停止させ、 工具が交換された場合には、交換された工具の
    工具長から当該工具の刃先の座標を演算決定し、
    それに基づいて前記禁止領域との比較を行ない、
    交換された工具の刃先が前記領域に侵入したとこ
    ろで検出信号を出力し、前記信号に基づいて刃物
    台の送りを停止させるようにして構成した数値制
    御旋盤における衝突防止制御方法。
JP724582A 1982-01-20 1982-01-20 数値制御旋盤における衝突防止制御方法 Granted JPS58126034A (ja)

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JPS58126034A JPS58126034A (ja) 1983-07-27
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