JPH0526628B2

JPH0526628B2 -

Info

Publication number: JPH0526628B2
Application number: JP61174271A
Authority: JP
Inventors: Kimitaka Ootake; Junji Okamoto
Original assignee: Hitachi Seiki Co Ltd
Current assignee: Hitachi Seiki Co Ltd
Priority date: 1986-07-24
Filing date: 1986-07-24
Publication date: 1993-04-16
Also published as: JPS6334051A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はNC工作機械でワークを加工する際、
全自動で遂行させるために、素材不良およびチヤ
ツキング不良を判断する素材不良、チヤツキング
不良の自動計測判別装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、NC工作機械でワークを加工する際、ワ
ークフイーダからロボツトでワークを把持し主軸
チヤツクに取付け、取外しを行つた後、NC加工
プログラムに基づき所定の加工がワーク毎に繰返
され自動加工が行われている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、加工しようとするワークのう
ち、焼入れされたワークを加工する場合には、焼
入れした時点でワーク自体に変形が生ずる。その
ため、焼入れされたワークをロボツト等でワーク
フイーダから主軸のチヤツクに取付けて加工を行
なう場合、ワークをチヤツクに取付ける取付け方
が不良であつたりあるいはチヤツクに取付ける取
付け方が正常であつてもワーク自体が不良であれ
ば、ワークを加工する際にワークの振れが生じて
いくら正常な加工を施しても不良品となつてしま
う。従つて、ワークをチヤツクに取付ける状況を
作業者が常に監視できる場合にはワークの振れが
あれば、チヤツキング調整をしたり、あるいはワ
ーク自体を取り替える判断をして所定の加工を旋
していた。しかし、全自動で加工を遂行する場合
にはワーク振れによる不良品を発生させてしま
い、生産の低下を招いていた。

本発明は上記事情に鑑み、問題を解決するため
に提案されたものであつて、NC工作機械でワー
クを加工する際、ワークをワークフイーダから供
給して全自動で加工を遂行するために、チヤツク
に取付けたワークの振れを計測しワークおよびワ
ークの取付けが正常かどうかの判断を行なつて素
材不良及びチヤツキング不良を摘出して加工不良
をなくすことを可能にした素材不良、チヤツキン
グ不良の自動計測判別装置を提供することにあ
る。

〔問題点を解決するための手段と作用〕

上記の問題点を解決するため、本発明において
は、基体に回転および割出し自在に支持されると
ともに、先端にワークを把持するチヤツクが設け
られた主軸と、この主軸に対向して設けられ、前
記主軸軸線方向およびこの主軸軸線方向と直交す
る方向に前記ワークとの間で相対移動することに
より加工を行う工具が取付けられた刃物台とから
なる工作機械と、この工作機械で加工が行われる
ワークの未加工品と加工完了品とを貯蔵するワー
ク貯蔵装置と、このワーク貯蔵装置と前記チヤツ
クとの間で前記ワークの受渡しを行うワーク搬送
装置とを有する加工システムにおいて、前記刃物
台に設けられ、前記チヤツクに把持された前記ワ
ークの外周または端面の振れを所定角度毎に前記
主軸を割出しながら計測する計測手段と、この計
測装置の測定値より最小値又は最大値を決定する
ための計測値最小・最大値決定手段と、前記計測
値の最大値と最小値との差を計算する演算手段
と、この演算手段で求めた差と予め設定された前
記振れの許容値である公差設定値とを比較し、前
記チヤツクに把持されたワークの振れが正常か異
常かを判別する判別手段と、この判別手段で連続
して同じワークが異常と判別された回数をカウン
トる第１のカウンタと、この第１のカウンタでカ
ウントされた回数が予め設定された所定の設定回
数未満の場合に実行され、前記ワーク搬送装置に
前記チヤツクに把持されたワークの掴み直しを行
わせるプログラムが記憶されている掴み直しプロ
グラムメモリと、前記第１のカウンタでカウント
された回数が予め設定された所定の設定回数以上
の場合に実行され、異常と判別された前記チヤツ
クに把持されたワークを取り外し、前記ワーク貯
蔵装置の未加工品を新たなワークとして前記チヤ
ツクに取付けるプログラムが記憶されている次ワ
ーク取付けプログラムメモリと、前記判別手段で
連続して異常と判別されたワークの個数をカウン
トする第２のカウンタと、この第２のカウンタの
ワーク個数が予め設定されたワーク個数以上にな
つた場合、前記加工システムにアラームを出力す
る警報手段と、前記各手段、前記各メモリを統轄
制御する中央処理装置とを有することを特徴とす
る。

上記構成を採用することにより、チヤツクにワ
ークを取付けた際、ワーク自体が正常か或いはチ
ヤツクへの取付け方が正常かどうかを計測判定し
て素材不良或いはチヤツキング不良の摘出と対応
をチヤツクやロボツト装置などを制御することに
より全自動で行なうことが出来る。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施態様を図面に基づいて詳
細に説明する。

(1) まず本発明の装置が適用される工作機械の概
要について説明する。

第２図はターニングセンタの平面図で、特にワ
ークフイーダ装置を付属させた状態を示してあ
る。第２図において、ベツト１上にコラム２が立
設され、該コラム２に主軸台４が取付けられてい
る。主軸台４はモータ５の回転が図略のボールス
クリユに伝達され図略のナツトを介してガイド
３，３に沿つてＹ軸方向（上下方向）に摺動され
る。主軸６は、主軸モータ８の回転がプーリ９，
１０に巻回したベルトを介して伝達され回転され
る。主軸６の先端にはチヤツク７が取付けられ、
該チヤツク７にワークＷを把持し、ワークＷを回
転して旋削加工が施される。主軸６の後端部には
主軸位置割出し装置Ｍが取付けられていて、ワー
クＷの角度位置を割出しすることが出来る。（以
下、主軸の角度割出し軸をＣ軸という。）他方、ベツド１上にはサドル１２が載置され、
モータ１５の回転がボールスクリユ１７に伝達さ
れガイド１１，１１に沿つてサドル１２がＺ軸方
向に摺動される。サドル１２上にはクロススライ
ド１４が載置され、該クロススライド１４に刃物
台１９が取付けられている。刃物台１９はモータ
１６の回転がボールスクリユ１８に伝達され、ガ
イド１３，１３に沿つてＸ軸方向に摺動される。

刃物台１９には90度割出し可能な割出しヘツド
２０が取付けられ、Ｘ軸方向およびＺ軸方向の双
方にツールを割出すことができる。さらに刃物台
１９上には自動工具交換装置２１が載置され、該
自動工具交換装置２１上には複数のツールを収納
する工具マガジン２２が設けられている。自動工
具交換装置２１にはツールを自動交換する為のツ
インアームが前後動（Ｘ軸方向）、および180度回
動出来るように取付けられている。

ツール交換指令により、工具マガジン２２の交
換位置にあるツールポツト２２ａが水平位置まで
俯抑し、図略のツインアームが回動して割出しヘ
ツド２０のＸ軸方向に挿着されたツールとツール
ポツト２２ａに挿着されたツールを把持し、ツー
ルを夫々割出しヘツド２０およびツールポツト２
２ａから抜き、180度回動してツールの自動交換
が行われる。

割出しヘツド２０は、Ｘ軸方向に割出されて
（固定側という）、主に旋削加工が旋されるツール
と、Ｚ軸方向に割出されて（回転側という）、主
にフライス加工が旋されるツールとが挿着され
る。Ｘ軸方向とＺ軸方向の割出しは、割出しモー
タ２０ａによりインデツクスされる。また、Ｚ軸
方向のツールがフライス加工を行う際は、モータ
２３により割出しヘツド２０の主軸が回転され
る。

ターニングセンタの前面にはワークを供給する
ワークフイーダ装置２４が設置され、さらにター
ニングセンタとワークフイーダ装置２４の間には
ワークＷをワークフイーダ装置２４の受け渡し位
置２４ａから主軸６の先端部に取付けられている
チヤツク７へ受渡すためのロボツト装置２５が設
けられている。このロボツト装置は上下方向の運
動と、主軸方向の運動とアームの旋回運動とを有
する。

ワークフイーダ装置２４は、加工すべきワーク
Ｗをエンドレスで且つ一定間隔に連結されたパレ
ツト（図略）上に載せ、パレツトを回動し、加工
するワークＷを、受渡し位置２４ａに搬送させ
る。ロボツト装置２５は、ロボツトハンド２５ａ
で受渡し位置にあるワークＷを把持し持ち上げた
後、回動しチヤツク７の前面まで振込む。ロボツ
トハンド２５ａに把持されているワークＷがチヤ
ツク７へ受渡され、ワークＷがチヤツク７に把持
された後、ロボツト装置２５をＺ軸方向へ後退せ
しめて待機位置まで動作する。次いでチヤツク７
に把持されたワークＷの所定の旋削加工およびフ
ライス加工が旋される。

ワーク加工を旋す前に本発明の装置でチヤツク
７に取付けられたワークＷの振れを計測し、正常
な場合に加工が旋されるのである。

(2) 次に本発明の素材不良、チヤツキング不良の
自動計測判別装置の構成について説明する。第
１図は本発明の一実施例のブロツク図である。

第１図において、中央演算処理装置（CPU）
３０にはバスライン３１を介して本発明を構成す
る各要素が以下の通り接続されている。

まず、本発明に必要な情報を入出力する画面付
キーボード３２がインターフエイス３３を介して
接続されている。前記情報は加工プログラム、計
測プログラム、ロボツト動作プログラムとして
夫々のメモリ３４，３５，３６に夫々記憶される
ように接続されている。前記加工プログラムに基
づき加工を行うため、刃物台１９又は主軸６を
Ｘ，Ｙ及びＺ軸方向に夫々駆動させるべく、夫々
Ｘ，Ｙ及びＺ軸方向のモータ１６，５，１５は補
間器３７及びアンプ３８を介して接続されてい
る。前記主軸６は加工又は計測のためモータ８に
よつて回転されるが、この時の速度制御及び回転
角度位置制御を行うため、前記モータ８はモータ
周波数変換器３９及びアンプ４０を介して接続さ
れている。前記主軸６には先端にワークＷ取付け
用チヤツク７が取付けられると共に、後端にチヤ
ツク７開閉用シリンダ４１が取付けられ、該シリ
ンダ４１の開閉動作を行うためソレノイドバルブ
４２が入出力回路４３を介して接続されている。
前記ワークＷの外周又は端面には該ワークＷの振
れ等を計測するための計測装置４４が設けられ、
該計測装置４４が入出力回路４５を介して接続さ
れている。また、前記ワークＷをチヤツク７に取
付け取外すためにロボツト装置２５が設けられ、
該ロボツト装置２５の駆動モータ２５ｂ，２５
ｃ，２５ｄがRS２３２Ｃインターフエイス４６
とロボツト制御用プログラマブル・コントローラ
４７を介して接続されている。さらに、CPU３
０には不良判別装置４８が接続されている。該不
良判別装置４８は、前記計測装置４４より出力さ
れる測定値の最小値又は最大値を決定するための
計測値最小・最大決定手段４９と、最大値、最小
値の差を計算する演算手段５０と、演算結果と公
差設定値とを比較し、正常、異常の判別をする判
定手段５１と、異常をカウントし異常のカウント
数によりワークの掴み直し、不良ワークの取外
し、次ワークの供給、工作機械の停止、警報出力
の少なくとも一つ以上をロボツト装置や工作機械
に指令する異常対応手段７１とから構成されてい
る。前記計測値最小・最大決定手段４９は、計測
装置４４がワークなどに先端プローブを接触させ
たときに発するタツチ信号の出力時の刃物台１９
の機械座標位置を取込むことにより得られる計測
値を計測の都度入力する測定値レジスタ５３と、
計測スタート信号と最初の測定値レジスタ５３の
値によりアンドゲート５４，５５とオアゲート５
６，５７を経て測定値レジスタ５３の値が入力さ
れる最小基準値レジスタ５８及び最大基準値レジ
スタ５９と、２回以降の測定値レジスタ５３の値
と計測中信号によりアンドゲート５５を経て測定
値レジスタ５３の値が入力される比較値レジスタ
６１と、該比較値レジスタ６１の値Aiと前記最
小基準値レジスタ５８及び最大基準値レジスタ５
９の値A₀₁，A₀₂を夫々比較する比較器６２，６
３と、該比較器６２，６３の比較結果と比較値レ
ジスタ６１からの条件信号によりアンドゲート６
４，６５を介してデータAmin，Amaxがどちら
か一方に記憶される最小値レジスタ６６及び最大
値レジスタ６７とから成り、該最小値レジスタ６
６及び最大値レジスタ６７に記憶された最小値
Amin及び最大値Amaxはオアゲート５６，５７
を介して最小又は最大基準値レジスタ５８，５９
に入つて最小又は最大基準値A₀₁，A₀₂を設定さ
せ直し、次の測定レジスタ５３から入力されるデ
ータと順次比較され、最小値Amin及び最大値
Amaxが決められるように構成されている。そし
て全測定値の比較が終わると、計測終了信号とこ
の最小値レジスタ６６及び最大値レジスタ６７か
らの信号でアンドゲート６８，６９が開き、最小
値Amin、最大値Amaxが次の演算手段５０に入
力される。前記演算手段５０は、前記最小値
Aminと最大値Amaxの差Ｆ（Ｆ＝Amax−Amin）
を計算する演算回路によつて構成されている。そ
して、演算結果の最大値Amaxと最小値Aminの
差Ｆが次の判定手段５１に入力される。前記判定
手段５１は前記最大値Amaxと最小値Aminの差
Ｆと公差設定メモリ７２の公差設定値△ｌを比較
する比較器により構成され、差Ｆが公差設定値△
ｌよりも大きい場合NG（異常）となり、小さい
場合OK（正常）となる。そして、NGとなつた場
合、このNGがカウンタ７０，７０′，７０″によ
つてカウントされ、１個のワークに対して１回目
の計測の時（Kn＝１，Ｋ＝１）、再掴み直しのプ
ログラムが指令され、１個のワークに対して２回
目の計測の時（Kn＝２，Ｋ＝２）はそのワーク
を取外し、新しいワークをチヤツクに取付けるプ
ログラムが指令される。新しいワークの計測が行
われ、１回目の計測でNGの場合（Kn＝３，Ｋ
＝１）、再掴み直しのプログラムが指令され、２
回目のNG（Kn＝４，Ｋ＝２）で警報手段５２が
起動される。なお、計測がOKの場合は加工プロ
グラムが指令される。前記警報手段５２は２個の
ワークが連続してNGの時、音や光等によりアラ
ームを発するもので、アラームと共に機械は停止
される。なお、カウンタ７０，７０′は１個のワ
ーク毎NGをカウントする。これらカウンタ７
０，７０′，７０″および警報手段５２等は本発明
の異常対応手段７１を構成している。

以上の不良判別装置４８はバスライン３１に接
続されるCPU３０の周辺装置として構成しても
良いが、CPU３０に機能手段として内在するよ
うに構成しても良い。

次に、本発明の基本的な原理について説明す
る。第３図イ〜ニは本発明の基本的な原理を説明
する説明図である。第３図イ〜ニにおいて夫々の
割出しヘツド２０にはタツチセンサTsおよび
Tsが取付けられる。一方主軸６にはチヤツク
７を介して加工しようとするワークＷが把持され
る。チヤツク７に把持されたワークＷは所定の加
工を施す前に割出しヘツド２０に取付けられたタ
ツチセンサTsあるいはTsで第３図ロ〜ニに
示す如くワークＷの外外径面あるいは端面に接触
させてワーク径や端面長さを計測する。なお、計
測するデータとしては主軸６を一定角度毎に割出
して通常６〜24ケ所の計測を行ない、その求めた
計測値から最大，最小の計測値、例えば、最大計
測値Amax、最小計測値Aminを抽出し、その差
Ｆ（Amax−Amin）と予め設定された許容範囲の
公差△ｌと比較する。１個のワークＷを例えば１
回目に計測して（Amax−Amin）＞△ｌとなつた
時すなわちNGとなればワークＷを再チヤツクし
直して再度計測し２回目も同様にNGとなるとそ
のワークＷは所定の加工を旋せず、別のワークＷ
と交換する。次の新しいワークの１回目がNGで
再チヤツキングし２回目の計測もNGとなつたら
即ち連続２個のワークがNGとなつた時アラーム
を発し機械を停止するようにして機械の異常を知
らせるようにしたものである。

本発明の動作を第４図のフローチヤートに基づ
き説明する。第４図において、本発明の装置をス
タートさせると、第段でロボツト装置２５のハ
ンド２５ａによりチヤツク７に取付けられている
ワークＷを取外してワークフイーダ装置２４に戻
し、次いでロボツト装置２５のハンド２５ａでワ
ークフイーダ装置２４の受渡し位置２４ａに載置
されている次加工用ワークＷを把持し機内へ振り
込みチヤツク７に取付ける。第段で刃物台１９
の割出しヘツド２０に取付けたタツチセンサTs
を、チヤツク７に把持された次加工用ワークＷの
外径面にタツチさせて振れ測定を行なう。次加工
用ワークＷの振れ測定は最大24ケ所の測定が出来
るから、適宜選択して測定する。例えば６ケ所測
定しようとするならば主軸６を60度ずつ割出して
６ケ所の半径測定値か得られる。第段で６個の
測定値から最大Amax，最小Aminを抽出し予め
設定された公差△ｌとから（Amax−Amin）≦△
ｌとなつているかどうか振れの判定を行なう。第
段で（Amax−Amin）≦△ｌでなければ１回目
のNGとなり、第段でワークＷをチヤツク７か
ら一旦取外してから再度チヤツク７に取付けし直
すワーク再チヤツキングが行われて第段の手前
のプログラムに戻される。次いで前回と同様に第
段で振れ測定を行い第段で振れの判定を行
う。第段の振れ判定で（Amax−Amin）≦△ｌ
でなければ２回目のNGとなり、第段でワーク
Ｗが２個連続してNGかどうかの判断がなされ
る。この場合にはまだワークW1個で２回目の
NGとなつているので、第段に進み、ロボツト
装置２５のハンド２５ａでワークＷを取外す。さ
らに第段でロボツト装置２５により新しい２個
目のワークをチヤツク７に取付けて、前回と同様
第段、第段で振れ測定および振れ判定を行い
１回目NGであれば第段でワークの再チヤツキ
ングを行い、再度第段、第段で振れ測定およ
び振れ判定を行い、２回目NGであれば第段に
進み、ワーク２個が連続してNGかどうかの判断
が施される。この場合にはワーク２個が連続して
NGであるからアラームが発せられNC工作機械
を停止し異常個所を点検する。第段で（Amax
−Amin）≦△ｌであれば、NGでなくOKである
から第段に進み所定の加工が施される。従つ
て、加工しようとするワークが２個連続してNG
とならない限り連続して所定の加工が自動的に行
われる。

〔効果〕

本発明はNC工作機械でワークを加工する際、
ワークをワークフイーダから供給して全自動で加
工を遂行する為にワークをチヤツクに取付けたワ
ーク自体が正常かあるいはチヤツク取付け方が正
常かどうか計測判定して素材不良あるいはチヤツ
キング不良を検出することが出来るようにしたか
ら、不良品を出さずに人手を介入することなく全
自動で所定の加工が出来る。従つて、本発明の装
置を採用することによつて無人化による加工がな
され、延いては稼働率の向上と共に生産性が従来
より数段と向上する効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す制御ブロツク図で
ある。第２図は本発明の装置が適用されるターニ
ングセンタの平面図である。第３図イ〜ニは本発
明の基本的な原理を説明する説明図である。第４
図は本発明の動作を説明するフローチヤートであ
る。５……モータ、６……主軸、７……チヤツク、
８……主軸モータ、１５，１６……モータ、１９
……刃物台、２０……割出しヘツド、２１……自
動工具交換装置、２３……モータ、２４……ワー
クフイーダ装置、２５……ロボツト装置、３０…
…CPU、３４……加工プログラム・メモリ、３
５……計測プログラム・メモリ、３６……ロボツ
ト動作プログラム・メモリ、４８……不良判別装
置、４９……計測値最小・最大値決定手段、５０
……演算手段、５１……判定手段、５２……警報
手段、７１……異常対応手段。

Claims

【特許請求の範囲】１基体に回転および割出し自在に支持されると
ともに、先端にワークを把持するチヤツクが設け
られた主軸と、この主軸に対向して設けられ、前
記主軸軸線方向およびこの主軸軸線方向と直交す
る方向に前記ワークとの間で相対移動することに
より加工を行う工具が取付けられた刃物台とから
なる工作機械と、この工作機械で加工が行われる
ワークの未加工品と加工完了品とを貯蔵するワー
ク貯蔵装置と、このワーク貯蔵装置と前記チヤツ
クとの間で前記ワークの受渡しを行うワーク搬送
装置とを有する加工システムにおいて、前記刃物台に設けられ、前記チヤツクに把持さ
れた前記ワークの外周または端面の振れを所定角
度毎に前記主軸を割出しながら計測する計測手段
と、この計測装置の測定値より最小値又は最大値を
決定するための計測値最小・最大値決定手段と、前記計測値の最大値と最小値との差を計算する
演算手段と、この演算手段で求めた差と予め設定された前記
振れの許容値である公差設定値とを比較し、前記
チヤツクに把持されたワークの振れが正常か異常
かを判別する判別手段と、この判別手段で連続して同じワークが異常と判
別された回数をカウントする第１のカウンタと、この第１のカウンタでカウントされた回数が予
め設定された所定の設定回数未満の場合に実行さ
れ、前記ワーク搬送装置に前記チヤツクに把持さ
れたワークの掴み直しを行わせるプログラムが記
憶されている掴み直しプログラムメモリと、前記第１のカウンタでカウントされた回数が予
め設定された所定の設定回数以上の場合に実行さ
れ、異常と判別された前記チヤツクに把持された
ワークを取り外し、前記ワーク貯蔵装置の未加工
品を新たなワークとして前記チヤツクに取付ける
プログラムが記憶されている次ワーク取付けプロ
グラムメモリと、前記判別手段で連続して異常と判別されたワー
クの個数をカウントする第２のカウンタと、この第２のカウンタのワーク個数が予め設定さ
れたワーク個数以上になつた場合、前記加工シス
テムにアラームを出力する警報手段と、前記各手段、前記各メモリを統轄制御する中央
処理装置とを有することを特徴とする素材不良、
チヤツキング不良の自動計測判別装置。