JP2581535B2 - 工作機械の座標系設定装置 - Google Patents

工作機械の座標系設定装置

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JP2581535B2 JP59187370A JP18737084A JP2581535B2 JP 2581535 B2 JP2581535 B2 JP 2581535B2 JP 59187370 A JP59187370 A JP 59187370A JP 18737084 A JP18737084 A JP 18737084A JP 2581535 B2 JP2581535 B2 JP 2581535B2
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敬一 松本
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    • 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
    • G05B19/401Numerical 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 control arrangements for measuring, e.g. calibration and initialisation, measuring workpiece for machining purposes
    • G05B19/4015Numerical 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 control arrangements for measuring, e.g. calibration and initialisation, measuring workpiece for machining purposes going to a reference at the beginning of machine cycle, e.g. for calibration

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、複数の工具を刃物台タレットにセットし、
各工具へ加工位置の座標値を指令して自動制御を行うNC
工作機械の座標系設定装置に関し、特に、機械原点を基
準とする直交座標で制御される工具へ、NCデータの加工
原点を基準とする数値を代入する工作機械の座標系設定
装置に関する。
〔従来の技術〕
NC工作機械において、ワーク加工データの座標と工具
制御用の座標とは、それらの座標が例えば直交座標と極
座標の如く異なるタイプでない限り、ほぼ共通に使用可
能で、数値的にも互換性を有するが、実際には工具側も
ワーク側もそれぞれ微妙な問題を抱えていて、ストレー
トにデータの交換を行うことはできない。工具側の問題
点は、刃物台タレットに複数工具をセットした際に、各
工具の刃先位置が機械原点からそれぞれ異なる取付偏差
を有することで、その対策としては、近時、ツールプリ
セットと呼ばれる計測手段が工夫されているが、利用法
に研究の余地が多い。ワーク側の問題点は、加工に先立
つ試し削りの取り代とその振分けによって加工原点その
ものが機械原点に対して変動することで、従来は、製品
の精度低下を黙認するか、捨て削りののちに削り面をマ
イクロメータで測定し、各工具毎にワークの相対位置を
演算し直すという非能率な方法に頼るかであった。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明の目的は、上記の問題点に鑑みて、ワークへ指
令されるNCデータの加工原点誤差や機械側の工具取付偏
差とを装置内で処理して、ワーク加工の基準を容易に設
定できる工作機械の座標系設定装置を提供し、NC加工作
業の自動化と能率向上に貢献しようとすることにある。
〔問題を解決するための手段と作用〕
本発明は、上記の目的を達成するために、工具の1つ
を基準工具として設定し、試し削り部に基準工具の刃先
部を当接させ、入力手段より当接信号が入力されたと
き、計測手段で基準工具の当接位置までの機械座標系座
標値を計測し、この機械座標系座標値にワークの試し削
り面から加工原点までに相当する実測値を加算して、機
械座標系座標値と加工原点を基準とする座標値との座標
系互換値を作成する。また、他の各工具もそのワークの
試し削り面に当接させ、入力手段より当接信号が入力さ
れたとき、計測手段で機械座標系座標値を計測し、基準
工具と各工具との座標値の偏差値を算出して補正データ
を求める。求めた前記座標系互換値および補正データを
各メモリに格納する。かかる構成により、試し削り終了
後切込み方向の加工部位を実測した実測値と、機械側の
工具取付偏差とを装置内で処理して、ワーク加工の加工
原点を基準とする座標系を容易に設定できることを特徴
とする。
〔実施例〕
以下、本発明を図面と実施例によって詳細に説明す
る。
第1図(イ)および(ロ)は、本発明におけるワーク
と工具の関係を示す説明図である。両図において、ワー
クWはチャックBに保持され、該チャックBに対向する
側に機械原点を有する工具Tによって加工される。チ
ャックBは、その取付基面Hの中心を通り、かつ該基面
Hに垂直なZ軸を回転軸としてワークWを把持したまま
回転可能であり、本実施例の座標軸方向は、このZ軸
と、該Z軸に直交する方向のX軸とで構成される。図
(イ)は径方向(X軸)に関する補正を示し、図(ロ)
は端面切削(Z軸)に関する補正を示すが、その原理や
手順は同一である。すなわち、試し削る終了後、基準工
具Toの刃先をワークの円周面もしくは端面に接触させた
ままで、その刃先位置の機械座標値XmofもしくはZmofを
読み取り、この座標値に刃先位置から加工原点までの実
測値XinもしくはZinを加算すれば、基準工具Toを介して
の後述する機械原点から加工原点までの座標値互換パラ
メータXwおよびZwが得られるXw=Xn(=Xmof)+Xin,Zw
=Zn(=Zonf)+Zinoなお、X軸方向の機械系座標値Xm
of,Xnおよび実測値Xinは、ワークWにおける直径表示を
しているものとする。また、Z軸方向の実測値Zinは本
実施例ではワークWの全長であるが、加工原点Aは適宜
に設定されるものであって、その場合は、実測値に裏付
けされた数値として求まるものである。更に、他の各工
具についても、刃先を基準工具Toによる試し削り面であ
る前記円周面もしくは端面に接触させて機械系座標値Xn
およびZnを計測し、それぞれ基準工具Toの計測値Xmofも
しくはZmofとの差値を算出すれば、算出されたXn−Xmof
およびZn−Zmofが工具毎の偏差であって、これを前記補
正データXofnもしくはZofnとして使用することにより、
前記互換パラメータは各工具へ普延されるものとなり、
座標の変換や座標系の設定に使用することができる。Xo
fn=Xn−Xmof,Zofn=Zn−Zmofそして、この場合、ツー
ルプリセッタなどを使用する必要もない。
第2図(イ)は、本発明を実施した工作機械の座標系
設定装置の一例を示す構成図である。第2図(イ)にお
いて、座標系設定装置は、NCデータを入力するデープリ
ーダ1、基準工具Toワークwの試し削りを行い、この試
し削りの時の送り方向と直交する切込み方向の加工部位
を実測した実測値を入力するとともに、ワークwの試し
削り部に基準工具または工具の刃先部を主軸軸線方向ま
たは主軸軸線方向と直交する方向より当接させた際に当
接信号を入力する入力手段である画面つきキーボード
2、機械原点から刃先データまでの位置データを送出す
る手段3、基準工具の前記位置データに前記実測値を加
算して座標系互換値を算出する第1の演算手段4、基準
工具と他の各工具との位置データの偏差値を算出する第
2の演算手段5、基準工具のデータを登録するための基
準工具設定メモリ6、工具の偏差値をテーブルとして格
納する補正データ・メモリ7、NCデータを一時格納する
加工プログラム・メモリ8、所望の座標系への互換デー
タを格納する座標系設定データ・メモリ9、中央処理装
置であるCPU10を備えて構成され、前記画面付キーボー
ド2は、第3図に示す如く、CRT画面21,文字キー22,数
字キー23,機能キー24,カーソルキー25および電源スイッ
チ26などで構成される。
第4図は、上記の座標系設定装置の操作の一例を示す
フローチャートである。操作のフローはX軸もZ軸もほ
ぼ同様なので、ここではX軸についてのみ説明する。ま
ず、第段として試し削りを行い、その刃先をワークの
切削面へ突き当てたまま、第段以下の基準工具の計測
に移る。本発明における基準工具は、各工具の中から所
望の1つを指定すればよいが、通常は、試し削りを行っ
た工具を基準工具とするのが合理的である。第3図に示
す画面付キーボード2の選択釦を押して基準工具設定用
画面を呼び出し当該工具番号および所要のデータを入力
すると、基準工具が決定し、フローの第段までが終了
する。そこで、第段としてマイクロメータ等計測機器
で実測したワーク径の数値を と押釦すると、第2図(イ)にキーボード入力値と示し
たXinが取込まれ、次に、第段で、その時点での工具
の刃先位置が計測手段であるモータのフィードバック情
報により、第2図(イ)に示す機械系現在値Xnとして取
込まれる。この現在値Xn(=Xmofである)は、該工具が
基準工具であることをアンドゲートで確認されると、第
段で、X補正基準値Xmofとして登録される。と共に、
第段で、第1の演算手段4において前記キーボード入
力値Xinと加算され、座標系互換値Xwが演算され、やは
りアンドゲートで基準工具であることを確認されて、第
段で,座標系設定データ・メモリのX項へ代入され
る。次に、工具偏差の計測に移り、第2図の回路自体と
しては、機械系現在値Xnと前記X補正基準値Xmofとの差
値。Xofnを第2の演算回路5において算出し、補正デー
タ・メモリ7の各工具のX項へ代入することになってい
るが、フローの第段では、工具は基準工具であるの
で、Xn=Xmofであり、第段で補正データ・メモリ7の
No.1の工具のX項に代入する偏差値Xofnはゼロである。
続いて、各工具の計測に移り、第段で各工具をワーク
面へ接触させ、第段で当該工具番号の画面を選択し、
第段で、 と押釦すると、その工具の刃先位置が第段と同様に機
械系現在値Xnとして取込まれ、第段で、第2の演算手
段5において、前記の如く工具毎のXofnが算出され、補
正データ・メモリ7の当該工具のX項に代入される。
この手順を、刃物台のタレットにセットされたすべて
の工具のX項およびZ項について繰返すと、補正データ
・メモリ7が完備される。第5図は、補正データ・メモ
リの内容をCRT画面に読み出した一例を示す見本図で、
基準工具であるNo.1工具については偏差値(0,0)であ
る。なお、画面中で、R項は刃先半径によって鋭利度を
示し、M項は基準工具の識別用フラッグで、この場合は
No.1工具にのみ“1"がたてられる。T項はタッチセンサ
を使用する場合の刃先位置の識別番号である。
第6図は、タッチセンサの一例を示す構成図で、工作
機械Lの固定側にセンサPを配設し、ワークWへ工具T
が導体接触した瞬間に閉回路を形成するもので、閉回路
に流れる電流を電磁誘導等で検出し、その信号を画面付
キーボードの前記入力押釦に換えて使用する。当然、作
業の簡略化と操作の迅速化につながる。第2図(ロ)
は、このタッチセンサを使用した場合における、本発明
の座標系設定装置の一例を示す構成図である。第2図
(ロ)における座標系設定装置の構成は、第2図(イ)
において既に説明したものと大部分で同一であるが、前
記のタッチセンサ11がバスに接続され、その接触信号
は、XもしくはZの選択された側でのみアンドゲートを
通過し、機械系現在値の採択を起動する。第4図のフロ
ーチャートに関しては、第段の操作で、入力の押釦が
省略されるのみで、フローの変更はない。
このように、工具偏差値テーブルを補正データ・メモ
リに完備し、基準工具を介しての座標系互換値を座標系
設定データ・メモリに備えれば、座標の変換や座標系の
設定は自在になり、ツールプリセッタなどを使用する必
要もない。
〔発明の効果〕
以上、説明したとおり、本発明によれば、試し削り部
に基準工具の刃先部を当接させ、基準工具の当接位置ま
での機械座標系座標値に加工部位の実測値を加算して機
械座標系座標値と加工原点を基準とする座標値との座標
系互換値を求めるとともに、各工具の基準工具に対する
取付偏差値を求め、この互換値および取付偏差値を装置
内で処理して、ワーク加工の加工原点を基準とする座標
系を容易に設定可能な工作機械の座標系設定装置を提供
することができ、NC加工作業の自動化と能率向上とに大
きく貢献するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図(イ)および(ロ)はワークと工具の関係を示す
説明図、第2図(イ)および(ロ)は本発明の座標系設
定装置の実施例の構成図、第3図は画面付キーボードの
正面図、第4図は本発明の操作手順のフローチャート、
第5図は補正データ・メモリを読み出した画面例の見本
図、第6図はタッチセンサの構成図である。 1……テープリーダー、2……入力手段、3……位置デ
ータ送出手段、4……第1の演算手段、5……第2の演
算手段、6……基準工具設定メモリ、7……補正データ
・メモリ、8……加工プログラム・メモリ、9……座標
系設定データ・メモリ、10……中央制御装置、11……タ
ッチセンサ。W……ワーク、T……工具、A……加工原
点、……機械原点、XinおよびZin……実測値、Xnおよ
びZn……機械系現在値、XmofおよびZmof……補正基準
値、XofnおよびZofn……工具偏差値、XwおよびZw……座
標互換値。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−75311(JP,A) 特開 昭55−67807(JP,A) 特開 昭54−163286(JP,A) 特開 昭56−159706(JP,A) 特開 昭57−206915(JP,A) 特開 昭58−160044(JP,A) 実開 昭54−86789(JP,U) 特公 昭49−11670(JP,B1)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一個以上の工具を取付ける刃物台を設け、
    所定の位置に設けられた機械原点を基準点とするととも
    に前記工作機械の主軸軸線方向およびこの主軸軸線と直
    交する二方向を座標軸とする機械座標系により、前記刃
    物台と前記主軸との相対位置を移動位置決め制御する工
    作機械に対し、被加工物を加工するための加工原点を基
    準点とし、前記二方向を座標軸とする座標値で作成され
    たNCデータを読み取って制御可能とするための工作機械
    の座標系設定装置であって、 前記工具の1つが基準工具として登録される基準工具メ
    モリと、 前記基準工具で前記被加工物の試し削りを行い、この試
    し削りの時の切込み方向の加工部位を計測機器で実測し
    た実測値を入力するとともに、前記被加工物の試し削り
    部に前記基準工具部または前記工具の刃先部を前記主軸
    軸線方向または前記主軸軸線方向と直交する方向より当
    接させた際に当接信号を入力する入力手段と、 前記刃物台と前記主軸とを相対移動させたときの前記機
    械原点から移動位置までの機械座標系座標値を読み取る
    計測手段と、 前記試し削り部に前記基準工具の刃先部を当接させ、前
    記入力手段より前記当接信号が入力されたときに前記計
    測手段で読み取られた前記基準工具の当接位置までの機
    械座標系座標値に前記実測値を加算して機械座標系座標
    値と加工原点を基準とする座標値との座標系互換値を算
    出する第1の演算手段と、 前記入力手段より前記当接信号が入力され、前記計測手
    段で読み取られた前記基準工具の当接位置までの機械座
    標系座標値と、前記計測手段で読み取られた前記工具の
    当接位置までの機械座標系座標値との同一軸方向の差値
    を算出する第2の演算手段と、 この第2の演算手段で演算された前記差値を補正データ
    として工具毎に格納する補正データ・メモリと、 前記第1の演算手段で算出された前記座標系互換値を格
    納する座標系設定データ・メモリと、 前記各手段および前記各メモリを統轄制御する中央処理
    装置とを備え、 前記座標系設定データ・メモリ内の座標系互換値と補正
    データ・メモリ内の差値とを用いて前記被加工物の加工
    原点を基準とする座標系を設定可能にしたことを特徴と
    する工作機械の座標系設定装置。
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