JPH0794096B2 - 工作機械の加工ミス防止システム - Google Patents

工作機械の加工ミス防止システム

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JPH0794096B2
JPH0794096B2 JP61220078A JP22007886A JPH0794096B2 JP H0794096 B2 JPH0794096 B2 JP H0794096B2 JP 61220078 A JP61220078 A JP 61220078A JP 22007886 A JP22007886 A JP 22007886A JP H0794096 B2 JPH0794096 B2 JP H0794096B2
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machining
tool
cutting edge
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machine tool
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JP61220078A
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信行 増田
治伸 勝代
修 牧瀬
一信 青木
二郎 中江
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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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
    • 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

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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Auxiliary Devices For Machine Tools (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、工作機械において、特に、高価な材料の工作
物や精度を要する工作物を加工する際、作業者のミスや
数値制御装置(NC装置)等の誤動作、プログラムミス等
により加工ミスが発生することを防止するシステムに関
する。
〔従来の技術〕
NC装置等の自動工作機械では、無人で加工を行うため、
誤動作やプログラムミス等により加工物に加工ミスや精
度上の誤差が生じたりする。特に、高価な材料を使用す
る場合の加工ミスは、その材料を全く駄目にすることに
なるため、絶対に避ける必要がある。
従来は、このような加工ミスの発生を防止する目的で、
テンプレート等により加工禁止領域を作り、検出器がテ
ンプレートの一部に接触したときに機械を停止させ、こ
れにより加工ミスを防止する構成のシステムが一般的で
あった。
しかしながら、このような方法では、加工物が変わる度
にテンプレートを作成しなければならず、また段取りも
困難を伴うものであった。しかも精度的には10μm程度
が限界で振動や取付にも注意を必要とした。
また、機械保護用としては、現存しているチャック及び
テールストック近傍に刃先を接近させ、それら近傍の点
の座標を演算決定してチャック及びテールストックの周
囲に工具移動禁止領域を設定する特開昭58−126034号公
報記載の方法や、工作機械の可動部の可動範囲を多数の
小領域に分割し、進入領域の境界線を特定できる座標値
に基づいて、該小領域が進入禁止領域であるか否かを演
算し、該演算により得られた進入禁止情報を各小領域に
対応するメモリ位置に記憶するようにしたストアードス
トロークリミット方式を前提とし、工作機械の可動部の
進入を絶対的に禁止する第1の禁止領域と、加工条件に
よって領域を変更可能な第2の禁止領域とを設け、該第
2の禁止領域は一連の加工作業における加工条件の変化
に適合させて該禁止領域を可変に設定するようにした特
開昭60−201855号公報に記載の方法が公知である。しか
しながら、特開昭58−126034号公報記載の方法では、削
り取られるべき余肉で埋まり、仕上げられるべき輪郭が
未だ現出していないところの本願対象の被加工物加工ミ
ス防止用としては全く適用できない。
特開昭60−201855号公報記載の方法も、禁止領域の設定
はストアードストロークリミット方式を前提とするか
ら、被加工物ごとの仕上げられるべき輪郭(円弧を含
む)に応じて設定を要する本願ワークへの実用には困難
性があり、禁止領域設定に加工条件の変化を関与せしめ
ることは上記困難性を倍加することになる。
これらの従来の問題点を解決するために、本出願人は、
禁止領域をテンプレートで作成する代わりに、コンピュ
ータのソフトウエアにより実現し工具刃先位置が上記禁
止領域に入ったときに工作機械の制御部に停止指令を送
るシステムについて提案した(特願昭61−105450号)。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上述したシステムにおける工具の座標の求め方は、第5
図に示すような座標設定で次のように行う。
すなわち、 (1) 加工禁止領域のデータの座標原点を基準点
とする。
(2) 工具オフセット基準点の加工開始位置を
(XO.YO)とする。
(3) 工具刃先の現在位置を(X.Z)とする。
(4) 加工開始点からのX方向移動量をLXとする。
(5) 加工開始点からのZ方向移動量をLZとする。
(6) 工具のX方向オフセット量をOXとする。
(7) 工具のZ方向オフセット量をOZとする。
このように想定すると、工具座標点は次の(1)式で表
される。
つまり、先の提案においては、実際の工具刃先の形状は
円弧であるのに、チェックする刃先は仮想刃先点や
刃先Rの中心点の一点としていた。
したがって、刃先Rが大きい場合には、誤差が大きくな
り、このままでは実用的ではない。
一般に、切削加工する工具の刃先は、第1図に示すよう
に0.4〜15mmのR形状をしており、その円周上の点で切
削を行う。したがって、単に中心座標点での監視を行っ
たのでは、工具の中心から表面までの距離の切削エラー
が生じ、実用的ではない。そこで、工具の大きさと取付
方向に対する修正を行うことが必要となる。
本発明は、このような問題点を解決するためになされた
ものであり、先の提案になる原理的なコンピュータソフ
トウエアによるシステムを実際に適用するための方策を
提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この目的を達成するため、本発明の工作機械の加工ミス
防止システムは、工作機械における加工運動禁止領域
を、工作機械の加工プログラムとは独立し且つ加工輪郭
データに基づいて作成したプログラムによって設定し、
加工中に検出器で検出した工作機械の位置データと刃先
R及び向きのデータを含む工具データとによって算出さ
れる工具切刃上の切削に関する座標点群が上記加工運動
禁止領域にあるかどうかを監視し、該座標点群のいずれ
かが加工運動禁止領域内に入ったときに前記工作機械の
制御部に停止指令を送って加工作業を中断することを特
徴とする。
〔作用〕
本発明においては、工具刃先Rの値と方向とデータとし
て与え、工具刃先Rの円周上の点群を求め、これらの点
のいずれかが、加工禁止領域に入っていないかチェック
するようにし、実際と同じ条件でチェックする。
工具の円周上の点である刃先点の求め方は、第1図に示
す図に基づいて次のようにする。
(1) 工具刃先Rの半径値をRとする。
(2) 工具刃先Rの円弧の分割角度をθ(分解数をn
とするとθ=2π/n)とする。
(3) 他の記号は第5図と同じとする。
このように設定した場合、刃先点の次の−式で表され
る。
ただし、iは分割数nで分割した円周のi番目を意味し
ている。
この(2)式の第4項については、刃先Rの方向によっ
て選択し、第2図のように決められる。
〔実施例〕
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。
第3図は本発明を実施するための装置の構成を示すもの
で、工作機械として旋盤を示している。旋盤1は、概ね
主軸11,心押台12,バイト13,刃物台14より構成され、刃
物台14はX軸サーボモータ15及びZ軸サーボモータ16に
よりそれぞれX方向及びZ方向に制御される。各サーボ
モータ15及び16は加工プログラム通りNC装置2により自
動制御される。
また、バイト13の切刃座標を測定するため、この例では
X軸サーボモータ15及びZ軸サーボモータ16の回転角度
を検出するためのパルスジェネレータ17及び18からのパ
ルス信号をカウントするようにしている。これらのパル
スジェネレータ17及び18の出力パルスは、インターフェ
ース3により所定のディジタル信号に変換され、パソコ
ン4に入力される。パソコン4では、上記デジタル信号
即ち式(2)のLX,LZとNC装置からリアルタイムにオン
ライン21で入力される加工プログラムの工具データ(選
択バイトの工具長即ち式(2)のOX,OZ,刃先R,選択バイ
ト固有の刃先の方向)とで計算されるXi,Zi即ち現在の
バイト13の切刃の刃先R円弧上の座標点群を逐次監視し
ておく、この時の切刃の座標は、上記のとおり工具長,
刃先R,方向を考慮したものであり実際に過切り込みを生
ずるおそれのある切刃の座標である。そして、前記ホス
トコンピュータのソフトウエアによりNC加工プログラム
とは独立して、仕上げられるべき輪郭データ(被加工物
設計データ)から作成したプログラムによってオンライ
ンでパソコン4に設定される被加工物ごとの該輪郭通り
の加工運動禁止領域内に現在のバイト13の切刃の座標点
群のいずれかの座標点が入ったときにNC装置2に停止指
令を送って作業を中断するようにしたものである。
現在のバイト13の切刃座標点群の位置及びバイトの運動
禁止領域は同時にCRTディスプレイ5にも表示されてお
り、目視によって現在位置を確認することもできる。
第4図はバイトの加工運動禁止領域を加工プログラムと
は別途独立して仕上げられるべき輪郭データ(被加工物
設計データ)からプログラムにより設定される例を示す
ものであり、ハッチングを施した部分がバイトの運動禁
止領域である。この図においては説明の便宜上仮原点を
バイト13の加工開始位置(第5図では2)に設定し、下
方向をX軸に、右方向をZ軸にとっている。また数字は
mmで表している。加工ミス防止のためのプログラムを設
計するに際しては、次の手順で運動禁止領域を決定す
る。
まず、X座標,Z座標により第4図の〜の各ブロック
毎に禁止領域を決める。
−100≦Z≦−23 −194.5≦X≦−60 −23≦Z≦−22 −80≦X≦−60 −23≦Z≦−17 −83≦X≦−80 −17≦Z≦−14 −83≦X≦(X=−Z−97) −23≦Z≦−14 −104.5≦X≦−83 −16.5≦Z≦−14.5 (X=Z−90)≦X≦−104.5 −23≦Z≦−16.5 −106.5≦X≦−104.5 −23≦Z≦−6 −194.5≦X≦−132.5 −6≦Z≦0 −194.5≦X≦−136.5 上記の禁止領域をプログラム言語で表現し、この禁止領
域と、前記−式で求めた現在のバイトの刃先点を表す座
標群(Xi,Zi)とをパソコン側で比較する。そして、バ
イトの刃先点の座標群(Xi,Zi)のいずれかが上記のい
ずれかの領域に入った場合にはNC装置2に指令を与え
て,旋盤1を停止させることとする。
上記例においては、バイトのX,Z方向の位置を検出する
手段として、X軸サーボモータ及びZ軸サーボモータの
回転角度を検知するパルスジェネレータの出力パルスを
カウントするようにしているが、他の検出手段を用いる
ことも可能である。
〔発明の効果〕
上述したように本発明では、工作機械の加工運動禁止領
域をコンピュータのソフトウエアにより工作機械の加工
プログラムとは独立して、仕上げられるべき輪郭データ
から作成したプログラムによりオンラインで被加工物ご
との輪郭通りに設定されるから、被加工物の種々のパタ
ーンに即応して膨大な加工運動禁止領域(円弧を含む)
データを高速かつ正確に処理できる。然して加工とリア
ルタイムで、未だ現出していないところの被加工物の加
工運動禁止領域を数値データとして細かく定義できる。
また設定操作を要しないから該操作によるミス発生の余
地がない。
検出器で検出した機械(加工プログラムで動く)の位置
パルスとNC装置からの上記加工プログラムの工具データ
とで計算される工具切刃の座標を、実際の工具の刃先の
大きさを考慮に入れて監視し、その工具の刃先の先端が
禁止領域内に入ったときに前記工作機械の制御部に停止
指令を送って加工作業を中断するようにしているから、
加工プログラムと工具データとの組合せミス発生の余地
がない。
このように構成することにより、工具の刃先が運動禁止
領域に入ることがなく、したがって工作機械の誤動作や
プログラムミス等による高価な材料の加工ミスを理論上
のみならず実際的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に基づく工具の刃先の大きさ及び取付方
向を考慮に入れた説明図、第2図は刃先の取付方向によ
るマトリクスの選択の例を示す説明図、第3図は本発明
に係る装置の構成の概要を示す説明図、第4図はプログ
ラム作成時の禁止領域の例を示す図、第5図は工具の刃
先を点として考えた従来の提案の工具の座標図である。 1:旋盤、11:主軸、12:心押台 13:バイト、14:刃物台、15:X軸サーボモータ 16:Z軸サーボモータ、17,18:パルスジェネレータ 2:NC装置 3:インターフェース 4:パソコン 5:CRTディスプレイ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 勝代 治伸 長崎県長崎市飽の浦町1番1号 三菱重工 業株式会社長崎造船所内 (72)発明者 牧瀬 修 長崎県長崎市飽の浦町1番1号 三菱重工 業株式会社長崎造船所内 (72)発明者 青木 一信 佐賀県唐津市二夕子3丁目12番41号 株式 会社唐津鐵工所唐津工場内 (72)発明者 中江 二郎 佐賀県唐津市二夕子3丁目12番41号 株式 会社唐津鐵工所唐津工場内 (56)参考文献 特開 昭61−8256(JP,A) 特開 昭58−177260(JP,A) 特開 昭58−126034(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】工作機械における加工運動禁止領域を、工
    作機械の加工プログラムとは独立し且つ加工輪郭データ
    に基づいて作成したプログラムによって設定し、加工中
    に検出器で検出した工作機械の位置データと刃先R及び
    向きのデータを含む工具データとによって算出される工
    具切刃上の切削に関する座標点群が上記加工運動禁止領
    域にあるかどうかを監視し、該座標点群のいずれかが加
    工運動禁止領域内に入ったときに前記工作機械の制御部
    に停止指令を送って加工作業を中断することを特徴とす
    る工作機械の加工ミス防止システム
JP61220078A 1986-09-17 1986-09-17 工作機械の加工ミス防止システム Expired - Lifetime JPH0794096B2 (ja)

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JPS6374548A JPS6374548A (ja) 1988-04-05
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2568111B2 (ja) * 1988-09-05 1996-12-25 日立精機株式会社 Nc施盤における干渉防止バリアの作成方法
JP4902815B1 (ja) 2011-01-26 2012-03-21 三菱電機株式会社 数値制御装置

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JPH0722869B2 (ja) * 1984-06-22 1995-03-15 日立精機株式会社 Ncデ−タ干渉防止装置

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JPS6374548A (ja) 1988-04-05

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