JPS62208860A - 工作機械のワ−ク座標系設定装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は工作機械特にＮＣ加工機でワークを加工する際
、取代を考慮したワーク加工面からの位置（プログラム
原点）を基準にする工作機械のワ一り座標系設定装置に
関する。

〔従来の技術〕

従来、工作機械のＮＣ加工機では、機械制御用の座標（
機械原点）とワーク加工用の座標（プログラム原点）の
２つを有し、加工に先だって機械座標系位置を確認した
後、加工プログラムに対するワーク取付位置（プログラ
ム原点）の変化分をワーク座標系の設定値として手動操
作で補正していた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、前述した従来の手動操作による補正には
、計測操作と手計算とを必要とし、更に複雑な機械操作
が伴っている。この為、誤動作、段取り時間の長期化お
よび不良品の発生等をもたらすという問題点があった。

また、作業者がワークのどの点を基準（プログラム原点
）にして加工プログラムを作成するか、さらに加工に先
立つ取代とその振分けによってプログラム原点そのもの
が機械原点に対して変動することが自動化における問題
点として残っている。

また、工具補正値も工具取付寸法もＮＣ装置の工具オフ
セット・メモリで一括処理されていたため、工具刃先の
位置が機械上の実際の座標位置とＮＣ装置側の現在値デ
ータとが一致せず、また工具取付寸法がオフセットされ
る場合には、大きな偏差値となってしまうことがしばし
ば起きていた。

特に刃物台タレットによるタレットインデックス時に干
渉が発生するなど安全上の問題があつた。

また作業者が間違いやすく工具管理上非常にやりずらい
という問題があった。

本発明の目的は上記事情に鑑み、問題を解決するために
提案されたものであって、刃物台のタレット面に取付け
られた各工具の刃先をそれぞれ独立した工具基準点とし
、プログラム原点に沿った座標系を自動設定することに
より操作を容易に行えるようにした工作機械のワーク座
標系設定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〕本発明は工作機
械のワーク座標系設定装置であって、その具体的な手段
は、加工データを入出力せしめる入出力手段と、ワーク
を加工せしめるためのＮＣ加工プログラムを記憶させる
ＮＣ加工プログラム・メモリと、機械座標値とワークデ
ータによって各工具に対応したワーク座標系設定データ
を演算処理する第１の演算回路と、該第１の演算回路で
求めた各工具に対応したワーク座標系設定データを記憶
するワーク座標系設定データ・メモリと、該ワーク座標
系設定データと機械座標値により各工具に対応したワー
ク座標系出力データを得る第２の演算回路とから構成さ
れる。而して、本発明は各工具毎に機械座標値を取り込
むだけでプログラム原点に沿った各工具毎のワーク座標
系の設定をすることにより自動扱作が出来、かつ容易に
行い得ることが出来る。

〔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。

（１１まず、本発明の基本的な考え方について説明する
。第２図（イ）〜第２図（ハ）は本発明のワーク座標系
設定を説明するモデル構成図である。

第２図（イ）〜第２図（ハ）の夫々の各図において、主
軸台Ｈに軸承された主軸Ｓの先端部にチャックＣが取付
けられている。該チャックＣの先端部に取付けられた爪
りによりワークＷを把持する。前記チャックＣに対向す
る側に機械原点？５．を存している。またチャックＣに
対向する側に刃物台Ｔｒが設けられ、Ｘ軸と２軸の２平
面内に移動し得るようになっている。

刃物台Ｔｒの前面にはタレットＴｈが割出し可能に取付
けられている。該タレットＴｈの各面には複数の工具Ｔ
　ｆｉｌｌが装着されるようになっている。

第２図（イ）は、刃物台Ｔｒの前面に割出し可能に取付
けられたタレットＴｈに挿着された工具ＴＩの刃先がワ
ークＷ外径面にある状態を示している。第２図（イ）に
おける工具’ｒ’ｆｌｌｌの刃先がワークＷの外径面に
ある状態から機械原点？５Ｍまで原点復帰した時の機械
座標値Ｘｎ（Ｍ）を読み取る。

この機械座標値Ｘｎ（Ｍ）はＸ軸の機械原点Ｔ５８とワ
ークＷの外径面との間の距離データとなる。

ワークＷのプログラム原点０ｐが主軸軸線上にあって該
プログラム原点σｐから試し削りされたワークＷの外径
面までの半径データすなわちワークデータをＸδとする
と、 Ｘｎｏ　（Ｗ）＝Ｘｎ　（Ｍ）＋Ｘδ となる。

このＸｎｏ（Ｗ）がＸ軸のプログラム原点σｐにおける
ワーク座標系設定値である。上記方法により各工具につ
いての機械座標値Ｘｎ（Ｍ）をおのおの工具について求
めることにより各工具毎の独立したワーク座標系設定値
が求められる。

第２図（訂）は刃物台Ｔｒの前面に割出し可能に取付け
られたタレッ）Ｔｒに挿着された工具Ｔ０の刃先がワー
クＷ端面にある状態を示している。

第２図（ＩＩ）における工具Ｔ、、、の刃先がワークＷ
の端面にある状態から機械原点σ８まで原点復帰した時
の機械座標値Ｚｎ（Ｍ）を読み取る。この機械座標値Ｚ
ｎ（Ｍ）はＺ軸の機械原点σ８とワークＷ端面との間の
距離データとなる。プログラム原点◇ｐが主軸軸線上に
あって、該プログラム原点ＣｐからワークＷ端面までの
距離データ即ちワ−クデータ（またはワーク取代）をＺ
δとすれば、Ｚｎｏ　（Ｗ）　＝　Ｚ　ｎ　（Ｍ）　＋
　Ｚδとなる。

このＺｎｏ（Ｗ）がＺ軸のプログラム原点Ｏｐにおける
ワーク座標系設定値である。上記方法により各工具につ
いての機械座標値Ｚｎ（Ｍ）をおのおの工具について求
めることにより各工具毎の独立したワーク座標系設定値
が求められる。

第２図（ハ）は工具Ｔ　ｎｍが機械原点σ４より任意の
位置すなわち任意の機械座標値Ｘ　ｎ　（Ｍ）、　Ｚ　
ｎ　（Ｍ）にあって、プログラム原点σｐより工具Ｔ７
ｏの刃先までの距離すなわちワーク座標値をＸｎ（Ｗ）
。

Ｚ　ｎ　（Ｗ）　とすると、ワーク座標値Ｘｎ（Ｗ）、
Ｚｎ（Ｗ）　は、 Ｘ　ｎ　（Ｗ）　＝　Ｘ　ｎ　ｏ　（Ｗ）　−Ｘ　ｎ　
（Ｍ）Ｚ　ｎ　（Ｗ）　　＝　Ｚ　ｎ　ｏ　（Ｗ）　−
Ｚ　ｎ　（Ｍ）として各工具夫々について求められる。

（２）次に本発明の具体的な構成について説明する。

第１図は本発明を実施したワーク座標系設定装置の一例
を示す制御ブロック図である。

第１図において、ＮＣデータ（祇テープＰＴ）を読み取
るテープリーダ１からその入出力回路１ａを介してＣＰ
Ｕ１００へＮＣデータが入力され、ＮＣ加工プログラム
・メモリ６に一時格納されて記憶される。

各種の操作信号や工具に関する情帳のデータ等が画面付
キーボード２から入出力回路１ａを介して取り込まれる
。

また、刃物台ＴｒのタレットＴｈには例えば工具Ｔ、１
１Ｉが８本挿着され、タレット面の工具隘として’ｒｌ
、Ｔ’！、・・・・・・Ｔ７．Ｔ、で管理される。各工
具Ｔ１＋Ｔ！＋・・・・・・、Ｔ、、Ｔ、の刃先位置は
、その取付は状態により不揃いである。

タレットＴｈに挿着された工具Ｔ　ｎｍはタレット面別
出し指令データによりインターフェイス３を介して必要
時、加工位置に割出される。刃物台Ｔｒの移動はＮＣ加
工プログラムに従って、移動指令データが補間器および
位置制御回路４ａ、アンプ４ｂを介してＸ、Ｚ軸のサー
ボモータ４ｃに入力され、移動制御される。サーボモー
タ４ｃのＸ。

Ｚ軸の現在位置は常時送出され機械座標値Ｘｎ（Ｍ）、
Ｚｎ　（Ｍ）として機械座標値レジスタ５に取込まれる
。

機械座標値レジスタ５に取り込まれた時々刻々のデータ
Ｘｎ　（Ｍ）、Ｚｎ　（Ｍ）はワーク座標系設定指令お
よび機械原点復帰信号によってアンド・ゲート７から取
り込まれることになる。加工位置にあるタレット面に取
付けられた工具Ｔ、１．について、第２図（イ）、（ロ
）で示される設定方法により、現在位置としての機械座
標値Ｘｎ（Ｍ）。

Ｚｎ（Ｍ）はアンド・ゲート７を通過して演算回路９に
取り込まれる。

また、予め設定されたワークデータＸδ、Ｚδはワーク
データレジスタ８に記憶されており、該ワークデータレ
ジスタ８からのワークデータＸδ。

Ｚδも演算回路９に取り込まれる。

該演算回路９では Ｘｎｏ（Ｗ）　＝Ｘｎ（Ｍ）　＋Ｘδ。

Ｚｎｏ（Ｗ）　＝Ｚｎ（Ｍ）　＋ｚδ の演算処理がなされてワーク座標系設定データＸｎｏ　
（Ｗ）　、　　Ｚ　ｎｏ　（Ｗ）が出力されてワーク座
標系設定データレジスタ１０に一時的に記憶され、さら
に各工具ＴｆｉｌＩにおけるワーク座標系設定データＸ
ｎ。

（Ｗ）　、　　Ｚｎｏ（Ｗ）は、ワーク座標系設定デー
タ・メモリ１１の所定工具魚種に記憶される。

また、機械座標値レジスタ　５の機械座標値Ｘｎ（Ｍ）
、Ｚｎ（Ｍ）は夫々アンド・ゲート１７．１８に取り込
まれている。

ここでの処理は、例えば画面付キーボードのＣＲＴ上に
工具刃先の加工中の現在位置を表示せんとするものであ
る。まず、ワーク座標系出力指令があった場合、アンド
・ゲート１７から機械座標値Ｘｎ（Ｍ）、Ｚｎ（Ｍ）が
ワーク座標系演算回路１９に取り込まれ、さらにすでに
求められ、ワーク座標系設定データ・メモリ１１に記憶
されている加工位置にある工具魚に対応するワーク座標
系設定データＸ　ｎｏ　（Ｗ）　＋　Ｚ　ｎｏ　（Ｗ）
　もワーク座標系演算回路１９に取り込まれる。

該ワーク座標系演算回路１９では Ｘ　ｎ　（Ｗ）　＝　Ｘｎｏ（Ｗ）　−Ｘ　ｎ　（Ｍ）
。

Ｚ　ｎ　（Ｗ）　　＝　Ｚｎｏ（Ｗ）　　−Ｘ　ｎ　（
Ｍ）の演算処理がなされてワーク座標系出力データが求
められ、ワーク座標系出力データレジスタ２０に一時的
に記憶されつつ出力される。

他方、機械座標系出力指令があった場合、アンド・ゲー
ト１８から機械座標値Ｘｎ（Ｍ）、Ｚｎ（Ｍ）が通過し
、機械座標系出力データレジスタ２１に一時的に記憶さ
れつつ出力される。

このようにワーク座標系設定データが各工具に独立して
設定されると共に、ワーク座標系出力データあるいは機
械座標系出力データが各工具に対応して出力される。

次に本発明の動作を第３図（イ）および（０）のフロー
チャートをもとにして説明する。

第３図（イ）はワーク座標系設定データを設定するフロ
ーチャートである。

第３図（イ）において、第０段でワークＷの試削面例え
ば外径面、端面に各工具Ｔｎｍを当てる。第０段でサー
ボモータ４Ｃの機械座標値Ｘｎ　（Ｍ）。

Ｚｎ（Ｍ）を一時的にＯリセットする。第０段で刃物台
Ｔｒを原点復帰動作として機械原点σ９へ移動させる。

第０段で原点復帰信号が上がると、第０段に進み、ワー
クデータＸδ、Ｚδを取り込み、かつ第０段で演算回路
９により Ｘｎｏ　（Ｗ）＝Ｘｎ　（Ｍ）＋Ｘδ。

Ｚｎｏ　（Ｗ）ｎ　（Ｍ）＋Ｚδ の演算処理を行う。第０段では第０段で求めたワーク座
標系設定データ　Ｘｎｏ　（Ｗ）、　Ｚｎｏ　（Ｗ）を
ワーク座標系設定データ・レジスタ１０を介してワーク
座標系設定データ・メモリ１１に記憶する。第０段で次
工具があるかどうか判断し、次の工具があれば、第０段
の手前にフィードバックされて以後同様の処理が行われ
、次の工具がなければ終了する。

第３図（ロ）は座標系の出力表示を行わしめるフローチ
ャートである。

第３図（０）において、第０段でワーク座標系の出力で
あるか、機械座標系の出力であるかの判断が行われ、ワ
ーク、座標系の出力である場合、第０段で各工具のワー
ク座標系設定データＸｎｏ（Ｗ）。

Ｚｎｏ（Ｗ）および機械座標値Ｘ　ｎ　（Ｍ）、　Ｚ　
ｎ　（Ｍ）をワーク座標系演算回路１９に取り込む。第
０段でワーク座標系演算回路１９にて Ｘ　ｎ　（Ｗ）　＝　Ｘｎｏ（Ｗ）　＋　Ｚ　（？ｌ）
。

Ｚ　ｎ　（Ｗ）　＝　Ｚｎｏ（Ｗ）　−Ｚ　（Ｍ）の演
算処理を行い、ワーク座標系出力データをワーク座標系
出力データレジスタ２０に一時的に記憶されつつ出力さ
れる。他方第［相］段で機械座標系の出力である場合、
第０段で機械座標値Ｘｎ（Ｍ）。

Ｚ　ｎ　（Ｍ）を機械座標系出力データレジスタ２１に
一時的に記憶されつつ出力される。

〔効果〕

本発明は各工具毎に独立してワーク座標系設定値を自動
的に設定出来るようにしたもので、単に各工具の刃先を
ワークの試剤面に当てて機械座標値を求めるだけでワー
ク座標系の設定が出来るから簡単な操作となり未熟練者
でも可能となり、間違わずに操作できる。

しかも、各工具がそれぞれ独立したワーク座標系設定値
を保有する構成であるから、各工具刃先位置が機械上の
実際の座標位置と一致させることができ、従来の各工具
間におけるオフセット方式に見られるＮＣ装置側の表示
のデータとの不一致がなくなり、操作上や安全上の問題
が一掃されることになる。

本発明は各工具の機械座標値自動人力によるワークの座
標系設定であるからＦＭＳへの対応が容易となる。

さらに、本発明は交換工具による自動段取りが行なわれ
る場合に省力化、省人化として特に有効で、自動化にお
ける精度管理が維持された生産能率の向上に貢献大であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施したワーク座標系設定装置の一例
を示す構成制御ブロック図である。第２図（イ）〜（ハ
）は本発明のワーク座標系設定を説明するモデル構成図
である。第３図（イ）および（ロ）は本発明の動作を示
すフローチャートである。 １・・・テープリーダ　　２・・・画面付キーボード５
・・・機械座標値レジスタ ６・・・ＮＣ加工プログラムデータ、メモリ８・・・ワ
ークデータレジスタ ９・・・演算回路　　　　１０・・・ワーク座標系設定
データレジスタ １１・・・ワーク座標系設定データメモリ１９・・・ワ
ーク座標系演算回路 ２０・・・ワーク座標系出力データレジスタ２１・・・
機械座標系出力データレジスタＴｒ・・・刃物台　　　
　Ｔｈ・・・タレットＴｎｍ・・・・・・工具　　　　
Ｈ・・・・・・主軸台Ｓ・・・・・・主軸　　　　　Ｃ
・・・・・・チャックＤ・・・・・・爪　　　　　　σ
９・・・機械原点σｐ・・・プログラム原点 特許出願人　　　　日立精機株式会社 第３図（０）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 加工データを入出力せしめる入出力手段と、ワークを加
   工せしめるＮＣ加工プログラムを記憶させるＮＣ加工プ
   ログラム・メモリと、機械座標値に基づいて各工具に対
   応したワーク座標系設定データを演算処理する第１の演
   算回路と、該第１の演算回路で求めた各工具に対応した
   ワーク座標系設定データを記憶するワーク座標系設定デ
   ータ・メモリと、該ワーク座標系設定データと機械座標
   値により各工具に対応したワーク座標系出力データを得
   る第２の演算回路とからなることを特徴とする工作機械
   のワーク座標系設定装置。