JPH04297902A

JPH04297902A - Ｎｃ工作機械

Info

Publication number: JPH04297902A
Application number: JP8630491A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Fujimori; 藤森　隆洋
Original assignee: FUJIMORI SEISAKUSHO KK
Current assignee: FUJIMORI SEISAKUSHO KK
Priority date: 1991-03-26
Filing date: 1991-03-26
Publication date: 1992-10-21

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

［発明の目的］

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＮＣ（Ｎｕｍｅｒｉａ
ｌ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）旋盤，ＮＣフライス盤，ＮＣマシ
マングセンタ等のＮＣ工作機械に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＮＣ工作機械は、複雑な形状を高い精度
で加工することを目的として近年誕生した機械である。複雑な形状に対応可能としているため、次のようなプロ
グラミング方法が採られていた。

【０００３】第１の方法は、特にＮＣロボットに用いら
れており、工具を移動させる始点と終点とのＸ，Ｙ，Ｚ
座標を入力し、その始点と終点とを移動する軌跡（主に
直線）を選択するものである。この入力に基づき、始点
と終点間の工具の軌跡がプログラミングされる。従って
、図１０に示すように円が傾斜した３次元円弧の工具Ｔ
の軌跡をこの第１の方法で教示するためには、工具（ア
クチュエータ）をワークＷ１０′の表面に移動し、微小
距離ΔＬ毎に多数の位置Ｐ１１′乃至Ｐ１３′，…のＸ
，Ｙ，Ｚ座標を入力する必要がある。入力後は、それら
の点を直線で結んだ近似の３次元円弧がプログラミング
される。

【０００４】しかしながら、第１の方法では、多数の位
置の座標を入力する教示作業の煩しさがあるため、次に
示す第２の方法が近年注目されている。この第２の方法
は、モデルの形状を画像で認識し、そのモデルの輪郭の
連続的な多数の点のＸ，Ｙ，Ｚ座標を自動的に数値化す
る方法である。

【０００５】また第３の方法として、ワークのモデル（
倣いモデル）の表面又は近くをアクチュエータでトレー
スし、その動きをＮＣ工作機械へ伝達する方法もある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述したように従来の
第１の方法では、直線で３次元円弧を近似しているため
正確な円弧運動ができないという問題があった。また、
第１及び第２の方法では扱うデータ量が膨大となってし
まうため、記憶装置が大型化し、ＮＣ工作機械が大型化
するという問題があった。また、プログラミングするた
めにはＮＣ言語等の複雑な言語の習得から始めなければ
ならず、このためにプログラミングが敬遠されＮＣ工作
機械の有効利用が図れないという問題があった。更に第
３の方法では、伝達機構が複雑になり、ＮＣ工作機械が
大型化するという問題があった。

【０００７】このように従来のＮＣ工作機械は、複雑な
形状に対応可能としていたために上記各問題を生じてい
た。しかしながら比較的単純な形状を対象とするＮＣ工
作機械の場合は、教示方法を用いてプログラミングを容
易とする方がＮＣ工作機械の有効利用を図るという点で
むしろ必要なことである。

【０００８】そこで本発明は、上記事情に鑑みてなされ
たものであり、小型でありながら３次元円弧等の単純な
軌跡を容易にプログラミングできるＮＣ工作機械を提供
することを目的とするものである。

【０００９】［発明の構成］

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、工具の少なくとも２点の位置の座標情報と
その２点を含む所定の軌跡情報とに基づいて前記工具の
軌跡をプログラミング可能なＮＣ工作機械において、３
次元円弧上における工具の３点の位置の座標情報の入力
に基づきその３点を含む３次元円弧の軌跡をプログラミ
ングする３次元円弧プログラム作成手段を有することを
特徴とするものである。

【００１１】

【作用】このように構成された本機械によれば、３次元
円弧上の３点の位置の座標情報を入力するだけなので、
工具の３次元円弧の軌跡を容易にプログラミングできる
。また３次元円弧上の多数の点の位置情報を必要としな
いために記憶容量が小さくて済み、本機械の小型化が図
れる。

【００１２】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面を参照して詳述
する。

【００１３】図１は本発明の一実施例のＮＣ工作機械１
の外観斜視図を示すものである。本機械１は、ワークを
加工する機械本体２と、機械本体２の動作を制御するコ
ントローラ２０と、教示情報を入力し得る操作ボックス
３０とから概略構成されている。

【００１４】前記機械本体２は、図１に示すようにワー
ク取付台３をＸ又はＹ方向に移動可能なＸＹテーブル４
と、このＸＹテーブル４をＸ又はＹ方向に移動させる各
ステッピングモータＭｘ，Ｍｙと、工具Ｔを回転可能に
保持する工具保持台５と、この工具保持台５をＺ方向に
移動可能なＺテーブル６と、工具Ｔを回転させるモータ
Ｍｔと、Ｚテーブル６を移動させるステッピングモータ
Ｍｚと、コントローラ２０から送出される制御信号に基
づき各モータＭｘ，Ｍｙ，Ｍｚ，Ｍｔの回転を制御する
ドライバ７と、マニアル操作により工具Ｔの回転用のモ
ータＭｔの速度を調整できるスピードコントロールボッ
クス８とを備える。

【００１５】前記コントローラ２０は、図１に示すよう
に全体として箱形状をしており、この正面側に、挿入さ
れたフロッピーディスク（３．５インチ）に対して教示
内容を読み書き可能なフロッピーディスクドライブ２１
と、１５×２０ｃｍ以上の大型の液晶ディスプレイ（Ｌ
ＣＤ）等の平面型のディスプレイ２２と、各種コマンド
を入力し得るコマンドキー２３と、テンキー２４と、緊
急時に加工動作等を停止可能なエマージェンシ釦２５と
を備える。このコントローラ２０のコマンドキー２３に
は、図２に示すように、各種コマンドキー２３（２３ａ
乃至２３ｈ）がある。「Ａ」は「ＳＴＡＲＴ」，「Ｂ」
は「ＴＥＡＣＨ」，「Ｃ」は「ＯＦＦＳＥＴ」，「Ｄ」
は「ＦＥＥＤ」，「Ｅ」は「ＲＥＰＥＡＴ」，「Ｇ」は
「ＦＬＯＰＰＹ」，「Ｈ」は「ＥＮＤ」のコマンドをそ
れぞれ示す。

【００１６】前記操作ボックス３０は、図３に示すよう
に全体として小型な箱型状をしており、この表面側に、
工具Ｔの各Ｘ，Ｙ，Ｚの移動方向を選択可能な方向レバ
ー３１（３１ｘ，３１ｙ，３１ｚ）と、工具Ｔの移動の
軌跡要素を複数種選択可能な選択キー３２乃至３４と、
プログラムの検索方向を入力する方向キー３５，３６と
、シフトキー３７とを備える。同図中「Ｃ／Ｄ」で示す
選択キー３２は、このキー３２を単独で押下したときは
、軌跡要素の１つである円を選択でき、「ＳＨＩＦＴ」
で示すシフトキー３７を押下した状態で選択キー３２を
押下したときは、対応する軌跡要素を削除できるもので
ある。また同図中「Ｌ」，「Ｐ」でそれぞれ示す選択キ
ー３３，３４は、そのキー３３，３４を押下したときは
、それぞれ軌跡要素である線，点を選択できるものであ
る。「Ｂ」，「Ｆ」でそれぞれ示す方向キー３５，３６
は、それぞれプログラムの検索方向の後方向，前方向を
示すものである。

【００１７】図４は本ＮＣ工作機械１の概略ブロック図
を示すものである。コントローラ２０は、３次元円弧プ
ログラム作成手段としてのＣＰＵ２６を有し、このＣＰ
Ｕ２６にメモリ２７，プログラムメモリ２８及び前記フ
ロッピーディスクドライブ２１，ディスプレイ２２を接
続している。コントローラ２０には前記操作ボックス３
０，ドライバ７が接続され、ドライバ７には前記モータ
Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚ，Ｍｔが接続されている。

【００１８】前記ＣＰＵ２６は、ＮＣ言語によるプログ
ラムの実行（再生）のみならず、操作ボックス３０の操
作による教示及びこの教示内容の実行（再生）ができる
ものである。すなわち、フロッピーディスクドライブ２
１に工具Ｔの軌跡がＮＣ言語により既にプログラミング
されたフロッピーディスクが挿入された場合には、その
フロッピーディスクに記憶されたプログラムをメモリ２
７に取り込み、このプログラムに基づいて各部を制御し
て加工等を実行する。コントローラ２０のＴＥＡＣＨコ
マンドキー２３ｂが押下された場合には、操作ボックス
３０の操作による教示を開始し、この操作によりＣＰＵ
２６がプログラミングした内容はメモリ２７に書き込み
、そのプログラムを実行するものである。必要であれば
、プログラミングした内容をフロッピーディスクドライ
ブ２１を制御して新しいフロッピーディスクに書き込む
ことも可能である。またＣＰＵ２６は、電源投入により
ドライバ７を制御して工具Ｔを原点に移動するようにし
ており、その後の操作ボックス３０の方向レバー３１ｘ
，３１ｙ，３１ｚの操作により制御信号をドライバ７に
送出した際に、工具Ｔが原点から移動した後の現在の位
置のＸ，Ｙ，Ｚの座標が認識できるようになっている。更にＣＰＵ２６は、この工具Ｔの位置の座標情報をディ
スプレイ２２に表示するようにもしている。従って操作
ボックス３０の操作による教示方法として、ワーク取付
台３にワークのモデルを載置し、このモデルの表面に沿
って工具Ｔをトレースする方法以外に、ディスプレイ２
２に表示される工具Ｔの位置の座標情報を基に行う方法
も可能である。

【００１９】またメモリ２７には、ＣＰＵ２６により入
力されたプログラム以外に軌跡要素（点，線，円）の情
報及び３次元円弧運動プログラム等のプログラミングに
必要な情報を予め記憶しているものである。この３次元
円弧運動プログラムは、同一平面上の円弧上の３点の座
標を指定することにより、短時間に３次元円弧運動を教
示（プログラミング）できるものである。すなわち、こ
の３次元円弧運動プログラムは、工具Ｔを１ステップ移
動させた場合に移動後の工具Ｔの位置が入力された３点
により特定される球の外か内にいるのかの判別と、工具
Ｔの位置が入力された３点により特定される面の上か下
にいるのかの判別とを行い、次に移動すべき方向を求め
るものである。またプログラムメモリ２８には、教示か
ら再生に至る全体的なプログラムが記憶されている。

【００２０】次に上記実施例のＮＣ工作機械１の作用を
図５乃至図９をも参照して説明する。

【００２１】まずオペレータは、教示方法を選択する　
（Ｓ１）。ＮＣ言語により既にプログラミングされたフ
ロッピーディスクを使用する場合は、そのフロッピーデ
ィスクをフロッピーディスクドライブ２１に挿入する　
（Ｓ２）。操作ボックス３０の操作による教示を行う場
合は、コントローラ２０のＴＥＡＣＨコマンドキー２３
ｂを押下して操作ボックス３０の操作による教示を開始
する　（Ｓ３）。次に基準となる軌跡を教示する　（Ｓ
１０）　。

【００２２】この場合は図６のフローチャートに示す流
れとなる。ＣＰＵ２６が同図に示すように、現在の位置
を教示済か否かを判断し　（Ｓ１１）　、教示済である
ときは（Ｙｅｓ）、オペレータは現データを消去するか
否かを判断する　（Ｓ１２）　。ここでＹｅｓの場合は
、操作ボックス３０の「Ｃ／Ｄ」で示す選択キー３２及
びシフトキー３７を押下する。ＣＰＵ２６は原データを
削除する（ポインタ−１）　（Ｓ１３）。前記ステップ
Ｓ１２でＮｏの場合は、オペレータは次データまでプロ
グラムを前進させるか否かの判断をする　（Ｓ１４）　
。ここでＹｅｓの場合は、オペレータは操作ボックス３
０の「Ｆ」で示す方向キー３５を押下する。ＣＰＵ２６
は、ドライバ７を制御してプログラム上の前のポインタ
へ工具Ｔを移動する（ポインタ＋１）　（Ｓ１５）　。前記ステップＳ１４でＮｏの場合は、オペレータは、後
データまで後退させるか否かの判断をする　（Ｓ１６）
　。ここでＹｅｓの場合は、オペレータは操作ボックス
３０の「Ｂ」で示す方向キー３６を押下する。ＣＰＵ２
６は現在の位置は教示済か否かを判断する　（Ｓ１７）
　。ここでＹｅｓの場合はＣＰＵ２６は、ドライバ７を
制御してプログラム上の後方のポインタへ工具Ｔを移動
する（ポインタ−１）　（Ｓ１８）。前記ステップＳ１
７でＮｏの場合は、ＣＰＵ２６は、工具Ｔをポインタ点
へ移動する　（Ｓ１９）　。前記ステップＳ１６でＮｏ
の場合は、ＣＰＵ２６は、操作ボックス３０の方向レバ
ー３１の操作がされたか否かの判断をする　（Ｓ２０）
　。ここでＹｅｓの場合すなわち方向レバー３１が操作
された場合は、その操作された方向レバー３１ｘ，３１
ｙ，３１ｚの方向にワーク取付台３又は工具保持台５を
移動する　（Ｓ２１）　。前記ステップＳ２０でＮｏの
場合は、ＣＰＵ２６は教示終了するか否かの判断をする
　（Ｓ２２）　、Ｙｅｓの場合すなわちコントローラ２
０のＥＮＤコマンドキー２３ｈが押下された場合は教示
を終了する。Ｎｏの場合は、再び前記ステップＳ１１に
戻る。

【００２３】次に前記ステップＳ１１でＮｏの場合は、
図７に示すフローチャート（Ａ）に進む。ＣＰＵ２６は
、点，線又は円動作が教示されたか否かを判断する　（
Ｓ２３乃至Ｓ２５）。オペレータが点動作を教示すると
きは、操作ボックス３０の「Ｐ」で示す選択キー３４を
押下すると、ＣＰＵ２６は、現データをポインタ後に点
動作をプログラミングする（ポインタ＋１）　（Ｓ２６
）　。オペレータが線移動を教示するときは、操作ボッ
クス３０の「Ｌ」で示す選択キー３３を押下する（ポイ
ンタ＋１）　（Ｓ２７）　。オペレータが円動作を教示
するときは、操作ボックス３０の「Ｃ／Ｌ」で示す選択
キー３２を押下する（ポインタ＋１）　（Ｓ２８）　。必要な動作が終了したときは、前記ステップＳ１４に戻
る。

【００２４】次に必要な場合は、図５に示すように、リ
ピート，オフセットを教示する　（Ｓ３０）　。オペレ
ータは、コントロールボックス２０のＯＦＦＳＥＴコマ
ンドキー２３ｃ又はＲＥＰＥＡＴコマンドキー２３ｅを
押下して、オフセット入力モード又はリピート入力モー
ドを選択する。オペレータは、コントロールボックス２
０のテンキー２４を適宜操作して入力操作を行う。例え
ば前記ステップＳ１０で教示したデータを水平方向に移
動したい場合は、Ｘ方向のオフセット値及びＹ方向のオ
フセット値を入力すればよい。工具Ｔの太さ分を補正す
る場合などに用いられる。リピート入力モードの場合は
、繰返し回数をコントローラ２０のテンキー２４を操作
することにより入力する。例えばＺ方向のリピートの場
合は、工具Ｔの破損防止のため少しづつＺ方向に送る場
合などに用いられる。

【００２５】次に本機械１による教示方法を具体例を示
して更に説明する。図８に示すように点Ｐ１　乃至Ｐ３
　までは円弧で、点Ｐ３　乃至Ｐ４　までは直線とした
形状のワークのモデルＷ１　を用いて教示する場合につ
いて説明する。

【００２６】まずオペレータは、操作ボックス３０の方
向レバー３１を操作して工具ＴをモデルＷ１　の表面か
ら微小距離Δｚ離れた点Ｐ１　に移動させる。この場合
に工具Ｔの代わりにＣＣＤカメラ等の小型な撮像手段を
取り付けて、微小距離Δｚ及び目標とする点Ｐ１　に正
確に位置決めするようにしてもよい。次にオペレータは
、「Ｐ」で示す選択キー３４を押下する。これによりＣ
ＰＵ２６は、点Ｐ１　の座標情報を点として認識する。続いてオペレータは、操作ボックス３０の方向レバー３
１を操作して、モデルＷ１　の表面から距離Δｚを一定
に保ちながら工具Ｔを点Ｐ２　に移動させる。円は３点
の座標を決めることにより大きさが特定されるため、こ
の点Ｐ２　に移動後、オペレータは「Ｃ」で示す選択キ
ー３２を押下し、更に工具Ｔを点Ｐ３　に移動した後も
「Ｃ」で示す選択キー３２を押下する。ＣＰＵ２６は、
入力された点Ｐ１　乃至Ｐ３　までは円による軌跡をプ
ログラミングする。次にオペレータが同様にして工具Ｔ
を点Ｐ４　まで直線で移動させ、「Ｌ」で示す選択キー
３３を押下する。ＣＰＵ２６は、点Ｐ３　乃至Ｐ４　を直線による軌跡で
プログラミングする。このようにして基準の軌跡を教示
した後は、オフセットモードを選択して基準の軌跡をΔ
ｚ分だけ下にずらして、教示を終了する。

【００２７】次の具体例は図９に示すように円が傾斜し
た軌跡を教示する場合について説明する。

【００２８】前述したのと同様にして、ワークのモデル
Ｗ１０の表面から距離Δｚ離れた点Ｐ１１まで工具Ｔを
移動して「Ｐ」で示す選択キー３４を押下し、モデルＷ
１０の表面から距離Δｚを一定に保ちながら工具Ｔを点
Ｐ１２に移動後「Ｃ」で示す選択キー３２を押下し、更
に工具Ｔを同様にして点Ｐ１３に移動後選択キー３２を
押下し、続けて工具Ｔを同様にして元の点Ｐ１１に移動
後選択キー３２を押下する。ＣＰＵ２６は、３次元円弧
プログラムを用いて、Ｐ１１を始点としてＰ１２，Ｐ１
３を経由してＰ１１に戻る円の軌跡のプログラムを作成
する。正確な３次元円弧のプログラムがＣＰＵ２６によ
り作成される。

【００２９】このように構成された上記実施例のＮＣ工
作機械１によれば、以下の種々の効果を奏する。

【００３０】（１）　本実施例による教示によるプログ
ラミングは、従来例のように工具の各移動点を計測又は
入力した数値を用いるのではなく、点，直線，円のみの
簡単なコンマンドにより行うようにしているので、多数
の軌跡を特定するための膨大な座標情報を記憶する必要
がないため、ＮＣ工作機械の小型化が図れる。

【００３１】（２）　操作ボックス３０の簡単な操作に
より教示が行えるため、教示方法を習得するための特別
のトレーニングが不要となり、従来法と比較して容易に
しかも短時間にプログラミングが行える。

【００３２】（３）　またワークのモデルなしに、例え
ば図面等に記載された寸法を見ながらでも教示が行える
ため、モデル用にワークを製造する手間が省ける。

【００３３】（４）　操作ボックス３０による教示のみ
ならず、ＮＣ言語にも対応できるため、汎用性の高いも
のとなる。

【００３４】（５）　３次元円弧プログラムを備えてい
るので、操作ボックス３０の簡単な操作と相俟って正確
な３次元円弧の教示及び再生が容易に行える。

【００３５】なお、本発明は上記実施例に限定されず、
その要旨を変更しない範囲内で種々に変形実施可能であ
る。

【００３６】

【発明の効果】以上詳述した本発明によれば、小型であ
りながら３次元円弧等の単純な軌跡を容易にプログラミ
ングできるＮＣ工作機械を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のＮＣ工作機械の外観斜視図
である。

【図２】図１に示すコントローラ２０の要部正面図であ
る。

【図３】図１に示す操作ボックス３０の平面図である。

【図４】図１に示すＮＣ工作機械の概略ブロック図であ
る。

【図５】図１に示すＮＣ工作機械の作用を示すフローチ
ャートである。

【図６】図１に示すＮＣ工作機械の作用を示すフローチ
ャートである。

【図７】図１に示すＮＣ工作機械の作用を示すフローチ
ャートである。

【図８】図１に示すＮＣ工作機械による具体的教示例を
示すワークのモデルの断面図である。

【図９】図１に示すＮＣ工作機械による具体的教示例を
示すワークのモデルの斜視図である。

【図１０】従来のＮＣ工作機械の３次元円弧のプログラ
ミング方法を示す斜視図である。

【符号の説明】

１　　ＮＣ工作機械４　　ＸＹテーブル６　　Ｚテーブル２６　　ＣＰＵ（３次元円弧プログラム作成手段）３１
，３１ｘ，３１ｙ，３１ｚ　　方向レバー３２乃至３４
　　選択キー３５，３６　　方向キー３７　　シフトキーＭｘ，Ｍｙ，Ｍｚ　　ステッピングモータＰ１　乃至Ｐ
４　，Ｐ１１乃至Ｐ１３　　工具の位置Ｔ　　工具

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　工具の少なくとも２点の位置の座標情
報とその２点を含む所定の軌跡情報とに基づいて前記工
具の軌跡をプログラミング可能なＮＣ工作機械において
、３次元円弧上における工具の３点の位置の座標情報の
入力に基づきその３点を含む３次元円弧の軌跡をプログ
ラミングする３次元円弧プログラム作成手段を有するこ
とを特徴とするＮＣ工作機械。
【請求項２】　　前記工具の位置の座標を表示する表示
手段を有する請求項１記載のＮＣ工作機械。